BEVEZETÉS 5 1. VEZÉRLÉS AZ IPARBAN 6 2. PLC A … · (C ENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U...
Transcript of BEVEZETÉS 5 1. VEZÉRLÉS AZ IPARBAN 6 2. PLC A … · (C ENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U...
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
1
BEVEZETÉS _______________________________________ 5
1. VEZÉRLÉS AZ IPARBAN________________________ 6
1.1. Vezérlés fejlıdése:______________________________________________ 6 1.1.1. Elektromechanikus vezérlések ______________________________________________ 6 1.1.2. Huzalozott logikájú elektronikus vezérlések ____________________________________ 6 1.1.3. Számítógépes vezérlések, programozható logikai vezérlık________________________ 8
1.2. Vezérlık felépítése és felosztása ______________________________ 8
2. PLC A KEZDETEKTİL NAPJAINKIG ___________ 9
2.1. PLC történelem _________________________________________________ 9
2.2. A PLC-k fejlıdésének áttekintése: ____________________________10
2.3. PLC az iparban _________________________________________________10
2.4. PLC felépítése:_________________________________________________11
2.5. A PLC-k funkcionális felépítése _______________________________12 2.5.1. A központi feldolgozó egység (Central Processing Unit) _________________________ 13 2.5.2. Tápegység ____________________________________________________________ 13 2.5.3. Bemeneti és kimeneti egységek ____________________________________________ 13 2.5.4. Digitális bemeneti egységek _______________________________________________ 13 2.5.5. Digitális kimeneti egységek________________________________________________ 13 2.5.6. Analóg bemeneti egységek________________________________________________ 14 2.5.7. Analóg kimeneti egységek ________________________________________________ 14 2.5.8. Kommunikációs egységek ________________________________________________ 14 2.5.9. Intelligens egységek _____________________________________________________ 14 2.5.10. Memória _____________________________________________________________ 15
3. PROGRAMOZHATÓ VEZÉRLİK
PROGRAMOZÁSA ________________________________ 15
3.1. Alapszoftver____________________________________________________15
3.2. Felhasználói programok _______________________________________16 3.2.1. A felhasználói program végrehajtása ________________________________________ 16
3.3. PLC programnyelvek___________________________________________17
4. LG IPARI FELHASZNÁLÁSÚ TERMÉKEK______ 18
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
2
4.1. LG LS programozható vezérlı berendezések _________________18 4.1.1. MASTER-K sorozat______________________________________________________ 19 4.1.2. GLOFA GM sorozat _____________________________________________________ 19
4.1.2.1. LG GLOFA GM7U termékrıl általában ___________________________________ 20 4.1.2.2. GM7U általános jellemzık_____________________________________________ 20 4.1.2.3. GM7U mőszaki jellemzık _____________________________________________ 21 4.1.2.4. Hasznos beépített függvények _________________________________________ 21 4.1.2.5. Bıvítı modulok:_____________________________________________________ 22
4.2. LG Inverter (frekvenciaváltó)__________________________________22 4.2.1. Fordulatszám szabályozás ________________________________________________ 24 4.2.2. A frekvenciaváltó mőködése_______________________________________________ 24 4.2.3. LG Startvert frekvenciaváltók ______________________________________________ 25
4.2.3.1. Startver - iC5 0,4kW - 2,2 kW 1 fázis, 230 V 50 Hz, 0-400Hz__________________ 25 4.2.3.2. Startver - iG5 0,4kW - 4 kW 1/3 fázis, 230/400V 50 Hz, 0-400Hz ______________ 26 4.2.3.4. Startver - iS5 0,75kW - 75 kW 3 fázis, 400V 50 Hz, 0-400Hz__________________ 26 4.2.3.5. Startver - iH 0,75kW - 22 kW 3 fázis, 400V 50 Hz, 0-400Hz___________________ 27
5. PLC-K KOMMUNIKÁCIÓS RENDSZERE _______ 27
5.1. Soros adatátvitel_______________________________________________27 5.1.1. Átviteli sebesség ________________________________________________________ 28 5.1.2. Adatátvitel iránya _______________________________________________________ 28 5.1.3. Kódolási eljárások_______________________________________________________ 28
5.1.3.1. RS 232C kódolás____________________________________________________ 29 5.1.3.2. Nullára komplementáló differenciális kódolás ______________________________ 29 5.1.3.3. Manchester-kódolás _________________________________________________ 29 5.1.3.4. Differenciált Manchester-kódolás _______________________________________ 29
5.2. RS típusú kommunikációs szabványok________________________30 5.2.1. RS 232C szabvány szerinti adatátvitel _______________________________________ 30 5.2.2. RS-422/485 szabvány szerinti adatátvitel_____________________________________ 31
5.3. Hálózati kommunikáció________________________________________32 5.3.1. Ethernet hálózat ________________________________________________________ 33
5.4. Gyártóspecifikus buszrendszerek _____________________________34 5.4.1. Profibusz ______________________________________________________________ 34 5.4.2. Foundation Fieldbus _____________________________________________________ 36 5.4.3. CANbus_______________________________________________________________ 37 5.4.4. Modbus _______________________________________________________________ 38
6. RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL_____ 39
6.1. Rendszerbeállítás______________________________________________39 6.1.2. A PLC beállítása ________________________________________________________ 39 6.1.2. Az LG GM7U PLC megismerése ___________________________________________ 39
6.2. Frekvenciaváltó kiválasztása _________________________________41 6.2.1. A frekvenciaváltó megismerése ____________________________________________ 42 6.2.2. Az SV-iC5 üzembe helyezése _____________________________________________ 44
6.2.2.1. Modbus bıvítıkártya installálása _______________________________________ 45 6.2.2.2. Elızetes beállítási teendık ____________________________________________ 47
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
3
6.3.Rendszerösszeállítás ___________________________________________48 6.3.1. GM7U és PC kapcsolata__________________________________________________ 49 6.3.2. GM7U tápellátás ________________________________________________________ 49 6.3.3. SV-iC5 tápellátás _______________________________________________________ 49 6.3.4. GM7U és iC5 kapcsolata _________________________________________________ 50
6.4. GM7U programozása___________________________________________50 6.4.1. GMwin program készítés _________________________________________________ 50 6.4.2. GMwin kommunikációs beállítások__________________________________________ 51 6.4.3. GMwin Modbus funkcióblokkok ____________________________________________ 53
6.4.3.1. MOD0304 funkcióblokk _______________________________________________ 54 6.4.3.2. MOD0506 funkcióblokk _______________________________________________ 55
6.4.4. Modbus címzési szabályok________________________________________________ 55
7. MODBUS PÉLDAPROGRAM____________________ 57
7.1 Idızített számláló készítése ___________________________________58
7.2. Idızített utasítások ____________________________________________60
7.3. Írásengedélyezés ______________________________________________61
7.4. Felfutási idı beállítása ________________________________________62
7.5. Lelfutási idı beállítása ________________________________________63
7.6. Kimeneti frekvencia beállítása________________________________64
7.7. Motor indítása__________________________________________________64
7.8. Motor leállítása ________________________________________________65
7.9 Paraméter állapot lekérdezése ________________________________66
7.10. Modbus kommunikációs hibaüzenetek ______________________68
8. ÜZEMZAVAR ELHÁRÍTÁS _____________________ 69
8.1. Általános beállítások __________________________________________69
8.2. GM7U beállítások ______________________________________________69
8.3. SV-iC5 beállítások _____________________________________________69
8.4. Bekötési hibák _________________________________________________70
8.5. Paraméter beállítási hibák ____________________________________71
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
4
ÖSSZEGZÉS______________________________________ 73
IRODALOMJEGYZÉK_____________________________ 74
MELLÉKLET ______________________________________ 74
A következ ı oldalakon látható dokumentumok szerz ıi jog védelme alatt
állnak, mindenféle másolásuk, terjesztésük jogi köv etkezményeket von maga
után!
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
5
Bevezetés A 20. század közepétıl, a nagymértékő ipari fejlıdés és az egyre szélesedı piac óhatatlanul
a vezérlés reformálásához vezetett. A forradalmi újítást a programozható logikai vezérlı
(továbbiakban PLC) megjelenése jelentette, mely az 1970-es évektıl kezdıdı elterjedése
óta töretlen népszerőségnek örvend, és ma csaknem kizárólagos alkalmazást nyert az ipari
folyamatok vezérlésében. Nem csoda, hogy napjainkban a folyamatirányítás és a PLC
fogalmak szinte összefonódtak, ami a PLC készülékek nagyfokú feladatorientáltságának,
megbízhatóságának tudható be. Az informatika óriásléptékő fejlıdése a PLC-kre is nagy
hatást gyakorolt. Megjelentek a gyártóspecifikus buszrendszerek, melyek következtében a
PLC-k kommunikációja átlépte az addigi korlátokat. A gyártók a PLC-jüket a készülékkel
szoros integráltságban lévı saját hálózattal látták el. Ilyen a Modbus protokoll is, amit
eredetileg a Modicon PLC-k kommunikációjának biztosításához fejlesztettek ki,
egyszerősége és megbízhatósága miatt viszont számos PLC-gyártó, többek között az LG
cég is gyakran alkalmazza. A gyártásautomatizálásban szinte egyeduralkodónak számító
PLC-k rohamos fejlıdésébıl adódóan, a kommunikációjukkal foglalkozó téma fontossága
vitathatatlan.
A diplomatervben az RS-485 ipari szabvány kommunikációs lehetıségeit részletesen
ismertetem a Tech-con cég által rendelkezésemre bocsátott LG GLOFA PLC-k legújabb
tagja, a GM7U és az LG SV-iC5 inverter segítségével. A kommunikáció a GM7U-ba,
valamint az SV-iC5 Modbus bıvítıkártyájába beépített RS-485 interfészen keresztül,
Modbus protokollon történik.
Az iparban számos technológiai folyamatot, (pl.: anyagszállítás, adagolás, mozgatás)
aszinkronmotorral valósítanak meg. Az ilyen motorok fordulatszámának kívánt értékre
állítására a legkézenfekvıbb megoldás a tápláló feszültség frekvenciájának a változtatása.
Ez a dolgozat ennek egy lehetséges, korszerő kommunikációs megvalósítási módját
részletezi. A bemutatásra kerülı Modbus példaprogram egy olyan összetett program, mely
tartalmazza az LG GLOFA GM7U PLC-vel vezérelt SV-iC5 frekvenciaváltó, Modbus
protokollal megvalósított kommunikációja esetén felmerülı összes szükséges beállítást,
ezzel biztosítva egy lehetséges alternatívát, valamint az egyes „programelemek”
adaptálását más, hasonló jellegő, hasonló célú programok készítésekor.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
6
1. Vezérlés az iparban
1.1. Vezérlés fejl ıdése:
A vezérlés az irányítás egyik fajtája, egy mőszaki folyamatba való beavatkozás, annak
elindítása, módosítása, vagy megszüntetése céljából. Mivel a vezérléssel irányított folyamat
nem tartalmaz negatív visszacsatolást, a beavatkozás eredménye nem hat vissza a
rendelkezést kiadó szervre. Az ilyen diszkrét folyamatok többnyire kétértékő változókat
tartalmaznak, melyek BOOL algebrai függvényekkel megvalósíthatóak, ebbıl kifolyólag a
vezérlés lehet kézi, illetve önmőködı.
Vezérlések felépítéséhez használt elemek, illetve az általuk megvalósítható vezérlési
struktúrákat tekintve három csoportot különböztethetünk meg:
• elektromechanikus (relés) vezérlések
• huzalozott logikájú elektronikus vezérlések
• számítógépes vezérlések, programozható logikai vezérlık
1.1.1. Elektromechanikus vezérlések
A kétállapotú jeleket feldolgozó vezérléstechnikában korábban szinte kizárólagosan a
jelfogós kapcsolásokat használták. A jelfogók a jelek fogadására, elosztására,
feldolgozására, jelek kiadására, galvanikus szétválasztására képesek. A jelfogós vezérlések
alkalmazása azonban számos hátránnyal jár, mivel minden változtatás nehezen végezhetı
el rajtuk, másrészt nehezen integrálhatók elektronikus rendszerekbe. Bár a relés vezérlések
napjainkra teljesen kiszorultak, csak korábbi telepítésőek vannak üzemben, a relés
szemlélet a programozható vezérlıkben a létradiagramos programozási nyelvben tovább él
[3].
1. ábra Jelfogós bemenet számítógépes kapcsolattal
1.1.2. Huzalozott logikájú Jel föld
Folyamat föld
+5V az ipari folyamattól
+5V a számítógéptıl
BOOL algebrai változó a számí-tógéphez
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
7
elektronikus vezérlések
A kedvezıbb megvalósításra és nagyobb megbízhatóságra, élettartamra való törekvés
vezetett az érintkezı mentes elemek alkalmazásához. A huzalozott logikájú elektronikus
vezérléseknek két változata létezett: a diszkrét alkatrészekbıl felépített dióda- tranzisztor
logika (DTL, diode-transistor logic), késıbb pedig a tranzisztor- tranzisztor logika (TTL,
transistor-transistor logic), illetve a komplemens fém-oxid félvezetı elemekre épülı
(CMOS, complementary metal-oxid semiconductor) integrált áramkörökbıl felépített
rendszerek. Az ilyen áramkörökkel üzemelı rendszereknek számos elınyük van a relés
vezérlésekhez képest: mozgó alkatrészeket nem tartalmaznak, igen nagy a mőködési
sebesség, élettartamuk nagyságrendekkel jobb, kis helyigényőek. Számos hátrányuk, mint
például a fix huzalozás, zavarérzékenység, kommunikációs lehetıség hiánya miatt
napjainkra teljesen kiszorultak, esetleg csak részfunkciók ellátására alkalmazzák [3].
2. ábra digitális bemenet fotodióda segítségével
3. ábra digitális CMOS bemene
4. ábra digitális bemenet TTL logikai szint értékek
Kimenet Vezérlı jel
+UT
-UT
Fototranzisztor
Számítógép Földje
Fényvédı borítás
Digitális bemenet Fotodióda Digitális jel föld
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
8
1.1.3. Számítógépes vezérlések, programozható logik ai vezérl ık
A személyi számítógépek megjelenésekor került elıtérbe a számítógépek
folyamatirányításra történı felhasználásának gondolata. Mivel a számítógépek
rendelkeznek kétállapotú jelek fogadására, illetve kiadására alkalmas egységekkel, digitális
vezérlések megvalósítására ideálisak. Ugyanakkor a fogadó- és adóegységek jel szintjei
nem illeszkednek az ipari szintekhez, és az ipari hatásokkal szemben sem ellenállóak.
Kezdeti idıszakban a számítógépek ára is igen magas volt, így nem lehetett csodálkozni
azon, hogy megjelentek kifejezetten a folyamatirányításra optimalizált mikroszámítógépek,
a PLC-k, és nagyrész ki is szorították az alkalmazási területrıl a számítógépeket. A PLC
használata számos elınnyel jár: a ki- és bemeneti feszültségszintek illeszkednek az iparban
használatos eszközök szintjeihez. Ezért a be- és kimenetek csak ritkán 5 V-os szintőek (ami
a PC-s technikában megszokott), míg az esetek nagy többségében a analóg be- és
kimenetek 24, 60, vagy 220 V-osak, az digitális be-és kimenetek feszültségtartománya +/-
24V. Az ipari kivitel másik jellemzıje a környezeti ártalmakkal (por, légszennyezettség) és
a mechanikai hatásokkal (ütések, rázkódás) szembeni ellenálló képesség [3].
1.2. Vezérlık felépítése és felosztása
5. ábra irányítási folyamat blokkvázlata
A paraméter megadás a rendszer kívánt mőködéséhez szükséges adatok (alapjelek,
technológiai jellemzık) megadását jelentik. A mőködtetés alatt a berendezés üzemeltetése
céljából szükséges be- és kikapcsolás, vészleállítás jelei értendıek. A mőködtetı jel
általában emberi beavatkozás eredménye, de származhat az irányító vagy az irányított
berendezéstıl is. A kijelzés a mőködés fázisainak és egyéb jellemzıinek visszajelzése a
kezelı, illetve felügyelı személyzet részére. Általában a kijelzések jelentıs segítséget
nyújtanak az esetleges hibák helyeinek felismerésében is. Az ellenırzı jeleket a
technológiai folyamatban elhelyezett érzékelık szolgáltatják. Az itt használt érzékelık
vagy kétállapotú jeleket, vagy analóg értékeket bocsátanak ki, melyeket sokszor a digitális
Jelfeldolgozó
Egység
Irányított
folyamat Mőködtetés
Kijelzés
Paramétermegadás
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
9
feldolgozhatóság érdekében digitalizálunk. Az irányítójelek (beavatkozó jelek) kiadása a
beavatkozó szerveken keresztül történik. Ezek általában jelfogók, mágneskapcsolók,
mágnesszelepek. A jelfeldolgozó egység, amely a vizsgálatunk szempontjából a
legfontosabb, alapvetıen kétféleképpen mőködhet: sorrendi (szekvenciális) és kombinációs
hálózatként. Felépítését tekintve a feldolgozóegység huzalozott programú, vagy tárolt
programú lehet. A huzalozott programú vezérléseknél az egyes elemek (jelfogók vagy
félvezetı logikai elemek) összekapcsolása huzalozással olymódon történik, hogy ez
határozza meg az egység mőködését, a bemenetek és a kimenetek közötti logikai
kapcsolatot. Ezek az összeköttetések legtöbbször nem, vagy csak igen nehezen
módosíthatók, vagyis a huzalozott logikai kapcsolat megváltoztatása komoly nehézséget
jelent. Vannak olyan berendezések, ahol a huzalozott logikai kapcsolat változtatását
dugaszolással teszik lehetıvé. A tárolt programú vezérlıberendezéseknél a be- és kimenı
jelek közötti kapcsolatot (ezek logikai függvényeit) egy tárolt program (felhasználói
program) határozza meg. A tároló áramkör lehet pl.: csak olvasható memória (ROM). Ez
esetben, ha az áramkör nem cserélhetı, akkor a berendezésprogramja rögzített, ha
cserélhetı, a memória cseréjével változtatható. Más tároló áramkörök alkalmazása esetén
(pl. RAM, EEPROM) a tárolt program újraírható. Esetenként a tárban egymástól
függetlenül több programot is elhelyeznek, amelyek közül a kívánt programot külsı jelre
vagy idıtıl függıen aktivizálják.
2. PLC a kezdetekt ıl napjainkig
2.1. PLC történelem A programozható vezérlık az 1970-es évektıl kezdve teret hódítottak világszerte
olyannyira, hogy az ipari folyamatok vezérlésében szinte egyeduralkodóvá váltak,
köszönhetıen az általuk megvalósítható folyamatirányítás rugalmasságának,
megbízhatóságának.
Programozható vezérlık elnevezései országonként változhatnak, legelterjedtebb az
Amerikai Egyesült Államokból eredı PLC – PROGRAMABLE LOGIC CONTROLLER
(programozható logikai vezérlı).
1968-ban a GM (General Motors) cég pályázatot hirdetett egy olyan programozható
vezérlı berendezés fejlesztésére, amely az addigra már ismerté vált relés, félvezetıs,
valamint számítógépes vezérlés elınyeit integrálja.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
10
A berendezéssel szemben támasztott követelmények:
egyszerő, moduláris felépítés, kis méret;
mozgó alkatrészt ne tartalmazzon (a hosszabb élettartam elérése érdekében);
galvanikus leválasztást biztosító be-, illetve kimeneti fokozatok (24Vdc-tıl
240Vac-ig);
könnyő programozhatóság és újraprogramozás (a sokoldalú felhasználás
biztosítása érdekében);
maximum 0,1 sec válaszidı (valós idejő mőködés);
nagy megbízhatóság, minimális karbantartás;
versenyképes ár [1].
2.2. A PLC-k fejl ıdésének áttekintése: ÉV A FEJLİDÉS JELLEMZİI
1968 A PLC-koncepció kidolgozása a GM felhívására.
1969 Az elsı Modicon PLC megjelenése. /huzalozott CPU, 1kbyte memória, 128 I/O/
1971 A PLC elsı alkalmazása az autóiparban.
1973 Az elsı intelligens (smart) PLC megjelenése: aritmetikai funkció nyomtatóvezérlés,
mátrixmőveletek, képernyıkijelzés.
1974 Az elsı multiprocesszoros PLC gyártása: idızítı- és számlálófunkció, 12kbyte memória és
1024 I/O.
1975 Az elsı PID algoritmussal ellátott PLC kibocsátása.
1976 A távoli modulkezelés (remote control) kidolgozása, és a hierarchikus konfiguráció
bevezetése az integrált gyártórendszerben.
1977 Mikroprocesszor bázisú PLC bevezetése.
1980 Intelligens kommunikációs modulok megjelenése, nagy sebességő, nagy pontosságú
pozícionáló interfész kifejlesztése.
1981 Data Highway kommunikáció alkalmazása, 16 bites mikroprocesszor bázisú PLC színes
monitorral.
1983 Költségkímélı „mini” PLC-k megjelenése.
1985 PLC hálózatok kifejlesztése.
2.3. PLC az iparban A PLC-ket kedvezı jellemzıik az alábbi területeken teszik alkalmassá irányítási funkciók
elvégzésére:
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
11
Egyszerő irányítási feladatok. A kompakt kivitelő, mini PLC-k alacsony áruk miatt
már 5-10 relét igénylı hagyományos megoldások kivitelezésénél is gazdaságosan
válthatják ki a jelfogós vezérlést.
Bonyolult, összetett feladatok. A nagy teljesítményő, bonyolult számítások
elvégzésére képes PLC-k jelentik a megoldást az olyan vezérléseknél, ahol a relés
technika alkalmazása már nem, vagy csak nehezen vezet eredményre. Ezek a
nagyteljesítményő PLC-k már közel állnak a folyamatirányító számítógépekhez.
Gyakran módosuló feladatok. Mivel a PLC a memóriájában tárolt program
végrehajtásával oldja meg a feladatot, megváltozott feladatok esetén legtöbbször
elég a programot módosítani, ami gyors és olcsóbb megoldás, mint egy huzalozott
vezérlıáramkör átalakítása.
Területileg elosztott feladatok. A nagyobb, moduláris PLC-k esetében lehetıség van
arra, hogy az I/O (input/output) modulokat a vezérlési helyek közelébe telepítsük,
és ezek a modulok a központi egységgel egy kábelen keresztül kommunikáljanak.
Így a rendszer kábelezési költségei jelentısen csökkenthetık minden egyes I/O jel
központi egységhez egyenként történı vezetéséhez képest.
2.4. PLC felépítése: A mai PLC-ket, kivitelük alapján két csoportba sorolhatjuk:
- kompakt
- moduláris
A kompakt PLC elnevezésébıl adódóan hardverstruktúrája nem módosítható, egy
egységben tartalmazzák az összes szerkezeti elemet, vagyis a tápegységet, a CPU-t, az
összes ki- és bemenetet. Kizárólag megfelelı védettségő ipari tokozásban készül, kis
helyigényő, olcsó. Tipikus felhasználási területe a sorozatgyártásban készülı berendezések,
alkatrészek, illetve a PLC nyújtotta lehetıségeken belüli, jellemzıi által lefedhetı egyedi
vezérlések. Ezeket sokszor különféle feszültségekre elıre skálázott formában lehet kapni.
A moduláris felépítéső programozható logikai vezérlık jellemzıje, hogy a
hardverstruktúrájuk – hasonlóan a személyi számítógépek alaplapjához – módosítható,
illetve bıvíthetı, a modulokkal, melyek a vezérlés valamely speciális funkcióját
önmagában ellátó áramköri kártyák. Ezeknek köszönhetıen a PLC-ket saját igényeinknek
megfelelıen építhetjük ki, és így olyan feladatokat is elláthatnak, amelyeket kompakt
vezérlıkkel nehéz lenne megvalósítani. Ezeket a rendszereket könnyebb skálázni, bıvíteni.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
12
6. ábra moduláris PLC egységi felépítése
Moduláris felépítéső PLC részegységei, bıvítı moduljai:
- tápegység modul (opcionális):100V – 240V AC feszültségbıl 24V DC stabil,
szőrt tápfeszültséget biztosít az áramköri kártyáknak
- I/O modulok: analóg, digitális jelek fogadása, illetve vezérlıjelek kibocsátása
- Kommunikációs, hálózati modulok: lehetıvé teszik a programozható logikai
vezérlı, más berendezésekkel (pl.: PC, inverter) való információ cseréjét.
2.5. A PLC-k funkcionális felépítése
7. ábra A PLC funkcionális felépítése
Egy PLC rendszerben az alábbi egységeket találhatjuk meg:
• Központi feldolgozó egység (CPU)
BE
ME
NE
TI Á
RA
MK
ÖR
ÖR
K
KIM
EN
ET
I ÁR
AM
KÖ
RÖ
K
KÖZPONTI LOGIKAI ILL .
FELDOLGOZÓ EGYSÉG /CPU/
RAM
ROM
KOMMUNI- KÁCIÓS EGYSÉG
BEMENETI SZERVEK
K IMENETI SZERVEK
PROGRA- MOZÓ
EGYSÉG
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
13
• Tápegység
• Bemeneti és kimeneti egységek (I/O)
• Intelligens egységek
• Kommunikációs egységek
• Memória (RAM, ROM)
2.5.1. A központi feldolgozó egység (Central Proces sing Unit) A központi feldolgozó egység a PLC “agya”. Futtatja a felhasználói programot és vezérli a
további egységeket. A felhasználói program vagy RAM-ban, vagy EPROM-ban tárolódik.
A program fejlesztése személyi számítógépen történik, és a kész programot (már a CPU
processzorának gépi kódjában) viszik át a késıbbi tárolóeszközbe. Egyes PLC-k speciális,
elılapi programozási lehetıséggel is rendelkeznek. A központi vezérlıegység címezi a
kimeneti és a bemeneti egységeket, parancsokat ad a rendszerben lévı intelligens
feldolgozóegységeknek.
2.5.2. Tápegység A tápegység feladata, hogy a rendszert megfelelı feszültséggel ellássa, a hálózati
feszültséget a PLC számára átalakítsa és stabilizálja. A legtöbb esetben külön telepeket is
tartalmaz, hogy feszültség kimaradás esetén a RAM tartalma megırizhetı legyen.
2.5.3. Bemeneti és kimeneti egységek A PLC-k egyes be- és kimeneti pontjai szinte minden esetben galvanikusan le vannak
választva a belsı buszról, illetve a CPU egységtıl. A digitális egységek ki-, bemenetein a
feszültség általában 24V. Vannak olyan egységek is, amelyek képesek váltakozó áramot is
fogadni vagy leadni.
2.5.4. Digitális bemeneti egységek A digitális bemeneti egységek feladata olyan jelek értelmezése, valamint illesztése a PLC
belsı szintjéhez, melyek csak két lehetséges állapotot vehetnek fel. Az iparban használatos
feszültségekhez igazodva megtalálhatóak a választékban egyen- illetve
váltakozófeszültséget érzékelı egységek is. A bemeneti egységek feszültségtartománya,
24V-os névleges feszültségő leggyakrabban.
2.5.5. Digitális kimeneti egységek A digitális kimeneti egységek feladata a PLC belsı jeleinek átalakítása a környezet
számára.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
14
Alapvetıen kétféle változat található:
Relés kimenető: itt a CPU egy relét vezérel, amelynek az érintkezıje van
kivezetve.
- Elınye, hogy segítségével olcsón lehet nagy áramokat kapcsolni, és az
áramkörökbe bárhova beilleszthetı (ha az egyik pontja nincs pl.: földelve).
- Hátránya, hogy a megvalósítható kapcsolási frekvencia alacsony, kisebb, mint
10 Hz, és a reakcióideje is nagy.
Tranzisztoros kimenető: itt valamilyen vezérelt félvezetı elem kapcsolja a
kimeneti feszültséget.
- Elınye, hogy viszonylag gyors kapcsolásra képes (100 Hz körül) és rövid a
reakcióideje.
- Hátránya, hogy csak megadott helyre illeszthetı, pl. az egyik pontot földelni
kell, illetve nagy áramokat csak relatívan drága elemekkel lehet kapcsolni.
2.5.6. Analóg bemeneti egységek Az analóg bemeneti egységek A/D átalakítók segítségével konvertálják digitális kóddá a
bemenetre kapcsolt analóg jelet. Az ipari jeltartományokhoz illeszkedve a bemeneti
feszültség, vagy áramtartomány több lépcsıben változtatható.
2.5.7. Analóg kimeneti egységek A PLC futása során számolt digitális értékeket alakítja át D/A konverter segítségével
analóg jellé.
2.5.8. Kommunikációs egységek Ezen egységek segítségével valósítható meg a kapcsolattartás más eszközökkel, pl.:
folyamatirányító számítógéppel vagy printerrel. Szabványos soros, párhuzamos interfészt
biztosítanak, valamint hálózati kommunikációt tesznek lehetıvé.
2.5.9. Intelligens egységek Ezen egységek valamilyen nagy sebességő elı-feldolgozást végeznek a bemenı jeleken,
nagymértékben tehermentesítve ezáltal a központi feldolgozó egységet. Ilyen elı-
feldolgozás lehet pl.: számlálás, pozíciófigyelés, hımérsékletszabályozás stb. A
legkülönbözıbb ipari célokra készülnek intelligens egységek.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
15
2.5.10. Memória A RAM közvetlenül elérhetı tárolóegység (Random Access Memory), mely a végrehajtás
alatt álló programok utasításait, adatait tartalmazza. Olyan tár, amelynél az adatok egy
elıre megadott címen találhatók, és errıl a címrıl utólag kiolvashatók.
Az ilyen RAM típusú tárolók a tápfeszültség kikapcsolása esetén elvesztik információ
tartalmukat.
Dinamikus RAM: frissítést igénylı RAM-okat hívjuk dinamikus RAM-oknak
Statikus RAM: frissítést nem igénylı RAM-okat hívjuk statikus RAM-oknak.
CMOS RAM: A tápfeszültség üzemi értékének töredéke mellett is megtartják
tartalmukat az ilyen típusú RAM-ok. Jellemzıjük az alacsony fogyasztás, ezért
akkumulátorról is üzemelethetık.
A ROM, vagyis az írható memória tartalma a gép kikapcsolása után nem vész el. Az adatok
hosszú távú tárolására szolgál. A programok nagyobb többségének tárolását végzi.
A ROM típusai:
- ROM: Gyártás során programozott memória.
- PROM: A felhasználó által programozott memória.
- EPROM: Többször programozható, ultraibolya fénnyel törölhetı.
- EEPROM: Többször programozható, elektronikus úton törölhetı.
3. Programozható vezérl ık programozása A PLC hardvere ugyan univerzális, de konkrét irányítási feladatra csak a felhasználói
programmal együtt válik alkalmassá. Belátható tehát, hogy a vezérlık alkalmazhatóságának
egyik legfontosabb kérdése a felhasználói program készítése.
A programozási nyelven azt a szintaktikát, azaz formai szabványgyőjteményt értjük, amely
segítségével a program elkészíthetı.
PLC-ben futó programok és feladataik:
A korszerő PLC szoftverek funkciójuk alapján két csoportra oszthatók:
- Alapszoftver
- Felhasználói program
Az alapszoftver az állandó (rezidens), a felhasználói program pedig a változó részt
képviseli [1].
3.1. Alapszoftver A PLC alapszoftverét – hasonlóan valamennyi mikroszámítógépes berendezéshez – az
operációs rendszer biztosítja. Igen erısen gyártó-, illetve típusfüggı, így egyedi. Ennek
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
16
ellenére tartalmaznak közös funkciókat, amelyek szinte valamennyi korszerő típusnál
felfedezhetıek.
3.2. Felhasználói programok Az alapszoftver a PLC-ben futó programok állandó része, és minden azonos típusú
programozható vezérlıben egyforma. Ezzel szemben a felhasználói programok a változó
részét jelentik, és segítségükkel válik alkalmassá a PLC az adott vezérlési feladatra. Ezek a
programok speciális, vezérléstechnikai, illetve irányítástechnikai orientáltságú
programnyelven íródnak.
3.2.1. A felhasználói program végrehajtása A PLC-k a felhasználói programot ciklikusan, újra és újra elölrıl futtatva hajtják végre.
Ennek oka a felhasználás jellege: a vezérlési feladatokat a gép bekapcsolásától kezdve
egészen a kikapcsolásáig el kell látni. Az egyes ciklusokban a felhasználói program elıtt és
után az operációs rendszer bizonyos részei hajtódnak végre. A következı ábra mutatja a
programvégrehajtás folyamatát.
8. ábra Programvégrehajtás folyamata
A logikai vezérlıbekapcsolása után azonnal egy olyan ciklusba kerül, amelybıl csak
kikapcsoláskor fog kilépni. A ciklus a következı három tevékenységbıl áll:
1. A bemenetek értékeinek beolvasása és tárolása a memória egy elıre rögzített, a
rendszer által kezelt területén. Ez a mővelet azzal az elınnyel jár, hogy a
felhasználói program futása közben hiába változnak meg a környezet jelei, ezt a
program nem érzékeli, így nem léphetnek fel hazárdjelenségek. A memória azon
területétének a neve, ahol a beolvasott értékeket a rendszer tárolja, “bemeneti
folyamattükör”, angolul Process Input Image (PII).
INDÍTÁS
PII AKTUALIZÁLÁSA
FELHASZNÁLÓI
PROGRAM
VÉGREHAJTÁSA
PIQ KIIRATÁSA
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
17
2. A felhasználói program végrehajtása. A processzor a végrehajtandó utasításokat
egymás után olvassa ki a memóriából. A felhasználói program a bemenetek értékét
a PII-bıl veszi, és a számolt eredményeket nem közvetlenül írja ki a kimeneti
egységekre, hanem szintén a memória egy területére teszi le. Ennek a területnek a
neve “kimeneti folyamattükör”, angolul Process Output Image (PIQ).
3. A PIQ-ban tárolt értékek kiíratása a kimeneti egységekre. Így minden kimenet
egyszerre vált értéket, és elkerülhetık a hazárdok. Ha idızítési, vagy egyéb okokból
szükség van egy bemenet adott pillanatbeli értékének használatára, vagy egy
kimenet azonnali beállítására, ez megtehetı a PII és a PIQ megkerülésével. Ezekre
az esetekre speciális utasításokat használhatunk [3].
3.3. PLC programnyelvek A fejlıdése során számos programozási nyelvet fejlesztettek ki, és ezen nyelvek széles
körben való alkalmazása az egyes gyártók eszközei közötti kompatibilitást lehetetlenné
teszi. Ebbıl adódóan egyre nagyobb igény mutatkozik egy egységes nemzetközi
szabványokban rögzített programozási nyelv kifejlesztésére. Ez a törekvés vezetett az IEC
1131-3 nemzetközi szabvány létrejöttéhez, ami nem egy új kompatibilis programnyelvet
jelent, hanem a már meglévı, hasonló struktúrájú nyelveket igyekszik egyesíteni.
A PLC programozási nyelvek közös jellemzıje, hogy vezérléstechnikai (újabban
irányítástechnikai) orientáltságúak. Az IEC 1131 szabvány a programnyelveket két
osztályba sorolja: szöveges rendszerő, illetve grafikus szimbólumokat alkalmazó
programnyelvek. A szöveges rendszerőnek két megvalósítási formája létezik:
ST (Structured Text), ami a magas szintő programnyelvekkel (Pascal, C)
támogatott strukturált felhasználói programnyelv. Ezen módszer célja, hogy a
magas szintő nyelvet ismerık az általuk már megszokott módon képesek legyenek
PLC program készítésére. Bár a népszerősége egyre növekvı tendenciát mutat, nem
tartozik az elterjedtebbek közé.
9. ábra Programvégrehajtás folyamata
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
18
IL (Instruction List), vagyis az utasításlistás felhasználói programnyelv, amely a
mikroprocesszorok programozásánál már bevált assembly-bıl fejlıdött ki, és a
bitszervezéső PLC-knél erısen kötıdött a hardverstruktúrához.
Az IEC 1131-3 szabványban a grafikus rendszerő nyelvek három alcsoportot tartalmaznak:
LD (Ladder Diagram), vagyis létradiagramos programnyelv. Alapvetı nyelv, mely
az információtechnológiában járatos embereknek nyújt könnyő áttekinthetıséget.
Az áramúttervbıl alakult ki, így tulajdonképpen a létradiagramok az áramúttervek
szoftveres megfelelıi. Csak logikai egyenletek leírására szolgálnak, nem
tartalmaznak speciális, csak az érintkezıs hálózatokra jellemzı összevonásokat, és
elemei csak az adott PLC funkcionális szoftverelemei lehetnek.
FD (Function Block), azaz funkcióblokk-diagram. A huzalozott logikában az SSI,
MSI áramköröknél használt szimbólumokból kialakított, erısen hardverorientált
nyelv. Egy funkcióblokknál baloldalon a bemenetek, jobboldalon a kimenetek
találhatóak.
SFC (Sequential Flow Chart), vagyis a sorrendi folyamatábrás programozási nyelv
a Grafcet francia nemzetközi szabvány továbbfejlesztése, a nagyobb
szoftverorientáltság elıtérbe helyezésével.
4. LG ipari felhasználású termékek Az LG Electronics, Inc. Vállalatot (Koreai tızsde: 6657.KS) 1958-ban alapították.
Nemében ez volt az elsı cég a koreai szórakoztató elektronikai piacon. A vállalat jelenleg
globálisan is meghatározó szerepő az elektronika, információtechnológia és a
kommunikáció területén, 76 külföldi leányvállalatban és marketingközpontjában több mint
64 000 alkalmazottat foglalkoztat világszerte. Tevékenysége 4 fı területre, kereskedelem és
szolgáltatás, vegyi- és energiaipar, pénzügyi finanszírozás és elektronikai cikkek
fejlesztésére, gyártására összpontosul. Az elektronikai cikkek - mind az ipari, mind a
szórakoztató - a cég termelésének 26,2%-át teszik ki, ezen belül 2005-ben az LG a koreai
PLC piacon 46%-os részesedést ért el [4].
4.1. LG LS programozható vezérl ı berendezések A két altípusba, a MASTER-K- és GLOFA sorozatba tartozó LG PLC-k felhasználói
igényeket tekintve meglehetısen széles skálát fognak át, és rugalmasságuknak, nagyfokú
megbízhatóságuknak, valamint versenyképes áruknak köszönhetıen széles körben
elterjedtek.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
19
A MASTER-K sorozatba tartozó készülékek a rendkívül gazdaságos, kis vezérlési
feladatok ellátására alkalmas PLC-k sorát bıvítik, míg a GLOFA-GM termékcsalád a IEC
61131-3 nemzetközi szabványnak megfelelı múlti-funkcionális rendszerekhez
alkalmazható. GM sorozat tagjai között találhatunk moduláris felépítéső PLC-ket, valamint
olyan vezérlı berendezéseket is, melyek I/O egységei több 10000 be- és kimenetet
számolnak [2].
4.1.1. MASTER-K sorozat Kis berendezések vezérlésére alkalmas, rendkívül gazdaságos.
Fıbb jellemzık:
Rugalmas, kompakt és bizonyított megbízhatóságú
I/O pont: 10 ~ 1024
Analóg I/O-k, beépített RS-232C/485
Nagysebességő számláló
4.1.2. GLOFA GM sorozat A GM sorozat tagjait az IEC 61131-3 nemzetközi szabvány specifikációi alapján tervezték,
így lehetıség nyílik IL, LD, SFC programnyelvek használatára, ezáltal biztosítva a könnyő
programozást.
Tulajdonságok:
Nyitott hálózati lehetıségek nemzetközi kommunikációs protokoll alapján (RS-
232C (modem) interfész, RS-422/485 (ModBus) interfész)
Nagy gyorsaságú adatfeldolgozás, köszönhetıen a folyamat-orientált processzornak
Számos speciális modul, ami a PLC alkalmazási körét tágítja (DeviceNet, FieldBus,
ProfiBus-DP, EtherNet)
Analóg I/O, RTD, TC, HSC, Pozicionálás stb.
Relés, vagy tranzisztoros be-, kimenet (bizonyos típusok esetén)
Windows alapú IL, LD, SFC nyelveket támogató programozó szoftver (GMWIN)
A GLOFA-GM sorozat elemei: GMR, GM1(B), GM2(B), GM3, GM4(B;C), GM6, GM7,
GM7U
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
20
4.1.2.1. LG GLOFA GM7U termékrıl általában Nagyfokú kompaktságából, gyors processzálásából (0,1-0,9 µs) adódóan, ami a sorozatban
a GM7U-nál a legnagyobb, a GM7U egy nagyon sokoldalú termék. A program memória
mérete szintén a sorozat ezen elemének a legnagyobb
(132Kb), az adatmemória is a legtöbb megoldandó feladat
számára kielégítı mennyiségő (44Kb). Könnyen belátható
tehát, hogy ez a típus széles körben alkalmazható. I/O pontok
számát (20-120), illetve kapcsolását (relés - DR, vagy
tranzisztoros - DT) tekintve többféle verzió létezik. Az egyes karakterek jelentését az
elnevezésben az alábbi példa szemlélteti.
4.1.2.2. GM7U általános jellemzık
10. ábra GM7U általános jellemzık
I/O Számra utal típus utal
Tranzisztoros Kivitel (PNP)
Sorozat szám
GM7-DT60U(P)
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
21
4.1.2.3. GM7U mőszaki jellemzık
11. ábra GM sorozat 5 tagjának mőszaki jellemzıi
Feldolgozási idı 0,5 µs
Program kapacitás 132000 lépés
Beépített RS 232C kommunikációs port a PC és a GM7U közötti kapcsolathoz
Beépített RS 485 kommunikációs port GM7U és kompatibilis ipari termékek között
(pl.: inverter, kijelzı)
4.1.2.4. Hasznos beépített függvények Gyors számláló: 32-bites mőködés
- Mőködési tartomány: -2,147,483,648…2,147,483,647
- Függvényei: ring counter (győrő számláló), latch counter, comparison
/összehasonlító fajtái equal (egyenlı), zone (zóna), task (feladat)/, RPM
(fordulatszámláló)
Pozicionáló függvény: (DRT/DT típus)
Vezérlı tengely: 2 tengely (100 kHz)
Mőködési forma: egyszeri/ismétléses
Mőködésmód: end (vég), keep (tartó), continous (folyamatos)
Egyéb függvények: visszatérés az origóba, JOG vezérlés, PWM kimenet
PID függvények
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
22
- Relé/PRC automatikus hangolás, SV ramp, delta MV, PWM kimenet,
pozíció/sebesség algoritmus, Elıre/visszafelé
4.1.2.5. Bıvítı modulok: Rendelkezésre álló rendszer maximum 3 bıvítı egység a standard változatnál és
maximum 2 a gazdaságos változatnál
Digitális I/O: maximum 3 egység
Analóg I/O: maximum 3 egység
A/D, D/A átalakító: maximum 3 egység
Analóg idızítı: maximum 3 egység
Kommunikációs I/F: 1 egység
- RS-232C 1 modul
- RS-422/485 modul beleértve a Modbus protokollt
- Fieldbus I/F modul (Fnet master)
- Fieldbus I/F modul (Rnet master)
- DeviceNet modul (slave)
- Profibus-DP modul (slave)
- Cnet I/F modul
- Rnet I/F modul
- Pnet I/F modul
4.2. LG Inverter (frekvenciaváltó) A villamos motorok fordulatszám változtatásának igénye nem új kelető dolog, gondoljunk
csak a széles körben elterjedt egyenáramú hajtásokra, melyek már hosszú ideje szerves
részét képezik a különféle ipari technológiáknak.
Az iparban legelterjedtebb, nagy darabszámban telepített villamos forgógép a háromfázisú
rövidrezárt forgórésző kisfeszültségő aszinkron motor. Ezek a motorok a legkülönfélébb
technológiai folyamatokban a kukoricadarálótól a ventillátorokon keresztül a
szállítópályákig, ma még legtöbbször direkt a háromfázisú hálózati 50 Hz-es hálózatról
mőködnek. Egy nem túl régi európai felmérés szerint a beépített motorok csak mintegy 10
%-a rendelkezik fordulatszám változtatás lehetıségével, az elırejelzések szerint azonban ez
az arány a nem túl távoli jövıben teljesen megfordul.
Bıvítı modulok
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
23
12. ábra motor M/n görbe
Elınyök, melyek ezt a gyors átállást elısegíthetik:
A technológiai igény a fokozatmentes fordulatszám változtatásra egyszerően
kielégíthetı.
Energia megtakarítás, hiszen józanésszel is belátható, hogy a ventillátor, szivattyú,
stb. által továbbított közeg útjába tett fojtásnál ésszerőbb és takarékosabb a
fokozatmentes fordulatszám-változtatással végzett mennyiségváltoztatás.
A direkt indítással szemben tulajdonképpen itt frekvenciafelfutás valósul meg, tehát
a hálózatot nem terheli indítási áramlökés. Az energia megtakarításon felül ez a
hálózati elemek méretezésénél is megtakarításokat eredményez.
Ahhoz, hogy a fordulatszám szabályozás folyamatát, fizikai hátterét megértsük,
elengedhetetlen az indukciós motorok mőködésének megismerése.
Az ilyen típusú motorok fizikai tulajdonságai
hasonlóak a transzformátor mőködéséhez. Ha a
motort a váltakozó áramú hálózatra csatlakoztatjuk,
akkor az állórészben létrejön egy a hálózati
frekvenciának megfelelı fordulatszámmal forgó
mágneses mezı. A forgó mezı hatására, a
forgórész tekercsben indukálódott feszültség
következtében kialakuló áram és a mágneses mezı
kölcsönhatásara, a forgórész forogni kezd. A forgórész mindig lassabban forog, mint a
forgó mezı, vagyis aszinkron fordulatszám, mert különben nem lenne a nyomatékot
létrehozó erıvonalmetszés.
A fordulatszám-különbséget nevezzük slip-nek, amely a terhelés függvényében változik.
Ha nı a terhelés, akkor a slip növekszik, a munkapont egyre inkább a motor
billenınyomatékának közelébe kerül. Túlterhelésnél a motor kibillenhet a stabil
üzemállapotából. A 12. ábrán a fix frekvencián üzemelı motor nyomaték-fordulatszám
görbéje látható.
A legtöbb motor a névleges nyomatékának 150 %- val rövid ideig (60 sec- ig) túlterhelhetı,
azonban ezzel nem érdemes visszaélni, fıleg ha a motor nem rendelkezik korrekt
hıvédelemmel. A motor szempontjából szintén kritikus a kis fordulatszámon, névleges
terheléssel történı üzemeltetés, mivel ekkor már a motor tengelyére szerelt saját hőtés nem
elegendı. Általános szabályként elmondható, hogy a névleges fordulatszám feléig
leszabályozható a motor fordulatszáma, utána csak teljesítménycsökkentéssel üzemelhet.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
24
Minden esetben érdemes kihasználni a frekvenciaváltókba beépített motorvédelmi funkciót
(frekvenciafüggı I2t), de a legkorrektebb megoldás a motor tekercsfejeibe épített PTC
termisztor, melynek ellenállás-változását a frekvenciaváltó kiértékeli. A maximális
fordulatszámot a motor mechanikai határfordulatszáma korlátozza be, melyet általában a
gyártók a kétszeres névleges fordulatszámban adnak meg. A névleges frekvencia feletti
tartományban azonban a motor fluxusa a fordulatszámmal fordított arányban csökken és
ennek megfelelıen a motor terhelhetısége is [5].
4.2.1. Fordulatszám szabályozás A leggyakoribb megvalósításoknál tulajdonképpen csak vezérlésrıl beszélhetünk, mivel
általános esetekben nincs fordulatszám-visszacsatolás, tehát az alapjelbıl származtatott
vezérlıjel közvetlenül az áramszabályozó alapjelét képezi. Ezen alapjel és a tényleges mért
áramérték különbségét dolgozza fel az áramszabályozó, és ennek alapján képezi le a
gyújtási képet. Ebben az esetben a fordulatszám erısen függ a terhelés mértékétıl.
A nyomatéki görbe a vízszintes tengely mentén, mind a két irányba eltolható a tápláló
frekvencia változtatásával. Ezáltal nyílik lehetıség a fordulatszám szabályozásra. Mivel a
motor teljesítménye arányos a nyomaték és fordulatszám szorzatával, nem hagyhatjuk
figyelmen kívül a fordulatszám módosításával bekövetkezı teljesítményváltozást, mind a
felvett, mind a leadott értékekre.
A legkézenfekvıbb megoldás egy aszinkron motor fordulatszámának változtatására a
tápláló feszültség frekvenciájának a változtatása. Nem szabad azonban elfelednünk, hogy
amennyivel csökkentjük a frekvenciát, kénytelenek vagyunk a motorra jutó feszültséget is
ugyanannyival csökkenteni, különben a motor fluxusa túl magas lenne, és a motor
telítıdne. A névleges frekvencia alatti tartományban tehát a feszültséget is csökkentenünk
kell.
Ha pedig a frekvenciát a hálózati fölé növeljük, akkor magasabb feszültségre lenne
szükség, mint a névleges, hogy a fluxus ebben a tartományban is állandó maradjon. Erre
általában nincs lehetıség, a motorra jutó feszültséget a névleges értéken tartjuk, így viszont
a növekvı frekvenciával csökken a motor fluxusa, ebbıl kifolyólag a nyomatéka is.
4.2.2. A frekvenciaváltó m őködése A táp lehet egy-, vagy háromfázisú kisebb teljesítményeknél, azonban nagyobb
teljesítményeknél kizárólag háromfázisúval valósítható meg. A betáplált áram a diódás
hídon (Graetz híd) keresztül folyva lesz egyenirányú, és a közbensıköri puffer
kondenzátorokat táplálja. A kondenzátorok egyrészt simítják a feszültség hullámosságát
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
25
13. ábra frekvenciaváltó mőködése
(félszinusz; különösen az 1 fázisú betáplálásnál van ennek jelentısége), másrészt kisebb
hálózati ingadozásoknál tartják a feszültségszintet is.
A szabályozatlan közbensıköri egyenfeszültség miatt a tápfeszültség csúcsértéke
határozza meg az értékét. A
közbensıköri egyenfeszültség
impulzusszélesség-moduláció
segítségével ismét váltakozó
feszültséggé alakul. A kívánt
hullámforma a kimeneti tranzisztorok
(IGBT) meghatározott frekvenciával (kapcsolási frekvencia) történı ki-, bekapcsolásával
hozható létre.
4.2.3. LG Startvert frekvenciaváltók Az LG cég meglehetısen széles palettát kínál a Startvert inverter családdal, amibe 6
alaptípus tartozik, az egész kompakt kivitelőtıl az akár 280 kW teljesítmény kezelésére
képes 3 fázisú frekvenciaváltóig.
A Tech-con cég által is forgalmazott 4 alaptípus iC5; iG5; iS5 és iH közös jellemzıi: [2]
Állítható frekvenciatartomány 0-400Hz.
Frekvenciapontosság: digitális parancsnál: 0,01%; Analóg parancs esetén: 0,5%.
Túlterhelhetıség: A névleges bemeneti áram 150% egy percig.
Analóg bemeneti jelszint: 0-10VDC, 0-20mA.
Felfutási/lefutási idıállítás 0-6000 sec.
4.2.3.1. Startver - iC5 0,4kW - 2,2 kW 1 fázis, 230 V 50 Hz, 0-400Hz Névleges tápfeszültség: 230V; 50 Hz.
Vezérlési mód: Impulzus szélesség modulált szinusz hullám.
V/F vezérlés, érzékelımentes (sensorless) vektorvezérlés.
Beépített: PID vezérlés, DC fékezés, frekvenciakorlát, szlip kompenzáció.
Beállítható multi-step frekvenciák.
Beépített potenciométeres frekvenciaállítási lehetıség.
Védelmi funkciók: túlfeszültség védelem, feszültségcsökkenési védelem, túláram
védelem, motor túlterhelés védelem, be/kimeneti fázis kimaradás védelem,
túlterhelés védelem, kommunikációfigyelés, hardver belsı hiba védelem.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
26
Környezeti feltételek: maximum 90% páratartalom, lecsapódás (mentesen),
rezgésállóság
4.2.3.2. Startver - iG5 0,4kW - 4 kW 1/3 fázis, 230/400V 50 Hz, 0-400Hz Névleges tápfeszültség: 230V/ 50 Hz 1 fázis; 380-460VAC/ 50Hz 3 fázis.
Vezérlési mód: Impulzus szélesség modulált szinusz hullám.
V/F vezérlés, tér vektorvezérlés.
Beépített: PID vezérlés, DC fékezés, frekvenciakorlát, szlip kompenzáció, RS-485,
ModBus-RTU, kivehetı billentyőzet.
8 beállítható frekvencialépés, 3 multifunkciós bemenet, 1 multifunkciós kimenet.
NPN és PNP jelek fogadására is alkalmas hardver.
Analóg kimeneti jel 0-12 V.
Paraméterek másolása a billentyőzetrıl!
1-10kHz vivı frekvencia.
Védelmi funkciók: túlfeszültség védelem, feszültségcsökkenési védelem, túláram
védelem, motor túlterhelés védelem, be/kimeneti fázis kimaradás védelem,
túlterhelés védelem, kommunikációfigyelés, hardver belsı hiba védelem.
Környezeti feltételek: maximum 90% páratartalom, lecsapódás (mentesen),
rezgésállóság.
4.2.3.4. Startver - iS5 0,75kW - 75 kW 3 fázis, 400V 50 Hz, 0-400Hz Névleges tápfeszültség: 380-460VAC/ 50Hz 3 fázis.
Vezérlési mód: Impulzus szélesség modulált szinusz hullám IGBT-vel.
sensorless vektorvezérlés.
Beépített: PID vezérlés, DC fékezés, frekvenciakorlát, kivehetı billentyőzet.
8 beállítható frekvencialépés, 3 multifunkciós bemenet, 2 multifunkciós kimenet.
Analóg kimeneti jel 0-12 V.
1-15kHz vivı frekvencia.
Védelmi funkciók: túlfeszültség védelem, feszültségcsökkenési védelem, túláram
védelem, motor túlterhelés védelem, be/kimeneti fázis kimaradás védelem,
túlterhelés védelem.
Környezeti feltételek: maximum 90% páratartalom, lecsapódás (mentesen),
rezgésállóság.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
27
4.2.3.5. Startver - iH 0,75kW - 22 kW 3 fázis, 400V 50 Hz, 0-400Hz Névleges tápfeszültség: 380-460VAC/ 50Hz 3 fázis.
Vezérlési mód: Impulzus szélesség modulált szinusz hullám IGBT-vel és 32 bit
DSP-vel.
Tér vektorvezérlés.
Beépített: PI vezérlés, frekvenciakorlát, kivehetı billentyőzet.
8 beállítható frekvencialépés, 6 multifunkciós bemenet, 4 multifunkciós kimenet.
Analóg kimeneti jel 0-12 V.
2, 8 kHz vivı frekvencia.
Védelmi funkciók: túlfeszültség védelem, feszültségcsökkenési védelem, túláram
védelem, motor túlterhelés védelem, be/kimeneti fázis kimaradás védelem,
túlterhelés védelem, kommunikációfigyelés, hardver belsı hiba védelem,
Inverter/motor túlmelegedés védelem, CPU hiba védelem.
Környezeti feltételek: maximum 90% páratartalom, lecsapódás (mentesen),
rezgésállóság
5. PLC-k kommunikációs rendszere A programozható vezérlık számos információforrással állnak kapcsolatban. Ezek közül a
párhuzamos formátumú PLC és technológiai folyamat, illetve a soros formátumú PLC és
PLC, PLC és személyi számítógép, PLC és kezelı, valamint a PLC és periféria közötti
kommunikáció a legelterjedtebb. Párhuzamosan kezelt jelek a kétállapotú, analóg, valamint
a frekvencia (impulzus) be-, kimenetek.
5.1. Soros adatátvitel Soros adatátvitel esetén az adatok bitenként, a kiegészítı, ellenırzı jelekkel együtt, idıben
egymás után rendszerint egy vezetéken (érpáron) kerülnek továbbításra. Az információt a
feszültség, vagy az áram szintje, illetve jelátmenete képviseli (0V; 6V), amely minimum
egy bitideig tart. Soros adatátvitel a
kommunikációban részt vevı adók és
vevık számától függıen alapvetıen két
pont között (pont-pont kommunikáció), 14. ábra Soros adatátviteli formátum t
+6 V
0 V
1 0 1 1 1 0 1 1
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
28
illetve több pont között történhet. Pont-pont közötti kommunikáció (adó, vevı) esetén két
egység van összeköttetésben, az adatátvitel folyhat egy, vagy mindkét irányban. A több
pont közötti kommunikáció napjainkban szinte kizárólag hálózati jellegő.
A soros adatátvitel kidolgozásához és programozásához az átviteli sebesség, a fizikai
jellemzık, a kódolási eljárások, a szinkronizálás módja és az átvitel szabályrendszerének
(protokoll) ismerete szükséges.
A soros adatátvitel vezetékes, vagy vezeték nélküli átviteli közegen keresztül lehetséges.
Elıbbi lehet elektromos- (csavart érpár; koaxiális kábel), illetve fénykábel (optikai kábel).
5.1.1. Átviteli sebesség Az átviteli sebességet az idıegységenként átvitt bitek számával adják meg, mértékegysége
a bit/s vagy bps. Gyakran találkozhatunk bruttó, valamint nettó adatátviteli sebesség
fogalmával. Az elıbbi a hasznos adatokon túl az adminisztrációs adatokat is figyelembe
veszi, míg az utóbbi csak a hasznos adatok átvitelére vonatkozik, és értéke a kódolástól
függıen az elızıtıl 10-30 %-kal kisebb.
Jellemzı adatátviteli sebességek és alkalmazások:
1 Kbit/s pl.: PC perifériák (nyomtató)
10…100 Kbit/s pl.: irányítástechnikai hálózatok (PROFIBUS)
1…10 Mbit/s pl.: alapsávú LAN (PC-hálózatok)
100 Mbit/s…1 Gbit/s pl.: széles sávú LAN (képátvitel)
5.1.2. Adatátvitel iránya AZ adatátvitel további fontos jellemzıje az egy idıben történı átvitel iránya. Eszerint
három fajtát különböztethetünk meg.
Szimplex: az adatáramlás egyirányú
Fél duplex: az adattovábbítás mindkét irányban lehetséges, de nem
egyszerre
Duplex (full duplex): egy idıben mindkét irányban lehet adatokat továbbítani
5.1.3. Kódolási eljárások A kommunikációs csatornán keresztül továbbított bináris rendszerő adatok megfeleltetésére
számos, kódolási forma létezik.
A leggyakoribb kódolási eljárások:
RS 232C kódolás
Nullára komplementáló differenciális kódolás
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
29
16. ábra NRZI kódolás
17. ábra Manchester-kódolás
Manchester-kódolás
Differenciális Manchester-kódolás
5.1.3.1. RS 232C kódolás Lassú adatátvitel jellemzi, közönséges távközlési
csatornaként szolgál. Az RS 232C kódolásnál (NRZ
– Non Return to Zero) az „1” bitértéknek az egy
bitperiódusig tartó negatív feszültségszint, míg a „0”
bitértéknek a pozitív feszültségszint felel meg.
15. ábra RS 232C kódolás (NRZ)
5.1.3.2. Nullára komplementáló differenciális kódolás Az NRZI (Non Return to Zero Inverted) sok, nagy
bonyolultságú vonalvezérlı eljárás. A NRZI
kódolásban a bitperiódusban egy pozitív, vagy
negatív feszültség polaritásváltása megfelel a „0”
bitértéknek. Ha nincs polaritásváltás, akkor az „1”
bitértéket jelent.
5.1.3.3. Manchester-kódolás Elektromos szempontból sok lokális hálózati megvalósításban kivánatos, hogy pozitívból
negatívba való átmenet és a negatívból pozitívba
való polaritásváltás elıre látható szabályossággal
kövesse egymást. Lokális hálózatokban elterjedt. „1”
bitre felfutó él, „0” bitre lefutó él. A jel spektruma
1/2T és 1/T.
5.1.3.4. Differenciált Manchester-kódolás A Manchester-kódolás egyik formája, jó néhány lokális hálózat, használja ezt a változatot.
Ennél is, mint a hagyományosnál minden bitperiódusban polaritásváltás történik. Azonban
a változás jellege függ az elızı bit értékétıl. A
bitérték „1”-be billen, ha nem változik a polaritás az
elızı bitperiódus végén, de változik a bitperiódus
közepén, és „0” bitértéket azonosít, ha a
bitperiódusnak mind az elején, mind a közepén
01 11 0 11 1 00 11 00 0
Órajel
Adat
NRZ kódolt jel
0 1
01 11 0 11 1 00 11 00 0
Órajel
Adat
NRZI kódolt jel
0 1
01 11 0 11 1 00 11 00 0
Órajel
Adat
Manchester kódolt jel
0 1
01 11 0 11 1 00 11 00 0
Órajel
Adat
Manchester kódolt jel
0 1
18. ábra Diff. Manchester-kódolás
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
30
polaritásváltás történik.
5.2. RS típusú kommunikációs szabványok Az EIA által a gépi kommunikációra kidolgozott RS szabványok egy része a pont-pont
közötti, másik része a hálózati kommunikáció hardverfeltételeit definiálja. Pont-pont
közötti kommunikáció rendszerint PC-PLC, PLC és PLC, PLC és MMI, illetve PLC és
periféria közötti adatforgalom lebonyolítására használatos. Erre a célra a leginkább az RS-
232, esetleg az RS-422/485, valamint a CETRONICS (párhuzamos) interfészt
alkalmazzák.
5.2.1. RS 232C szabvány szerinti adatátvitel A pont-pont közötti kommunikációhoz rendszerint az 1969-ben az EIA által kidolgozott és
valószínőleg a legszélesebb körben használt RS-232C szabványt használják. A szabvány a
kommunikációban részt vevı két eszköz közötti csatlakozás (Data Terminal Equipment,
DTE és Data Communication Equipment, DCE) mechanikai, elektromos és funkcionális
jellemzıit definiálja, ezért gyakran hardverprotokollnak is nevezik.
Az RS 232C tipikus feszültségértékei:
JEL TÍPUSA LOGIKAI ÁLLAPOT FESZÜLTSÉGTARTOMÁNY NÉVLEGES ÉRTÉK
0 (SZÜNET) +3 V…+15 V +7 V ADATJEL
1 (JEL) -15 V…-3 V -7 V
0 (KI) -15 V…-3 V -7 V VEZÉRLİJEL
1 (BE) +3 V…+15 V +7V
RS 232C szabvány szerinti kommunikáció fıbb mőszaki jellemzıi:
Átviteli sebesség: 75, 300, 600, 1200, 4800, 9600, 19000 bit/s
A maximális átviteli távolság feszültségkimenet esetén kb.15 m, áramkiment esetén
néhány 100 m, az átviteli sebességtıl függıen.
Az RS-232C szabványú csatoló két végberendezés bitsoros összekötetését valósítja meg és
megfelelı kialakításban szimplex, fél duplex vagy duplex átvitelre egyaránt alkalmas.
A csatolás a szabvány szerint 25 pólusú csatlakozót igényel, de valamennyi
vezetékfunkciót csak ritkán hasznosítják. Van 3-9 vezetékes megoldás, amihez 9 pólusú
csatlakozó szükséges.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
31
Az RS 232C szerinti soros kommunikáció rendszerint a CPU soros UART egységén
valósul meg úgy, hogy ennek TTL szintő jeleit úgynevezett EIA meghajtókkal és
szintáttevıkkel alakítják RS 232C szintre és vissza.
Ennél az átvitelnél az információ továbbítása az adatvezetékeken, soros formában,
úgynevezett kézfogásos (hand-shaking) módon a vezérlıbitek által irányítva történik.
5.2.2. RS-422/485 szabvány szerinti adatátvitel Az RS-232C típusú adatátvitel az átviteli sebesség és a távolság szempontjából elınytelen
és csak alacsony sebesség és kis átviteli távolság esetén használatos. Ezen javít az RS-422,
illetve RS-485 szabvány szerinti adatátvitel. E két szabvány az átviteli paraméterek
javulását nagyrészt a szimmetrikus jelátvitel révén éri el.
19. ábra RS 422/485 átvitel jelalakjai; tipikus feszültségszintek
Az RS-422/485 szabvány szerinti átvitel kettınél több pont eszköz közötti kommunikációt
is lehetıvé tesz.
20. ábra RS 422 átvitel sávszélessége a kábel hosszának függvényében, a hullám-impedancia = 100Ω; (FEET – láb kb. 33 cm)
Ha ipari környezetben, kis információ csomagokat szeretnénk gyorsan, nagytávolságra
szállítani, akkor az RS-485 szabványú interfész az optimális választás, ami kétvezetékes
busz specifikációját határozza meg több eszköz közötti, úgynevezett party-line, vagy
multidrop hálózati kommunikációhoz. A lényegi különbség a 422 és 485 között az, hogy
VO
H
VO
L
szünet jel nincs jel
5 V
TX
2,5 V TX
0 V
Tipikus feszültségszintek:
VOZ=0,9 Vmin…1,7 Vmax
VOH=2 Vmin…5 Vmax
VOL=-2 Vmin…-5 Vmax
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
32
míg a 422-es kommunikáció egy adó és több vevı között lehetséges, addig a 485-ös
esetében az adó oldalon is több kapcsolat kivitelezhetı.
Az RS-485 szerinti kéteres, sodrott érpárú vezetéken többnyire master-slave típusú
buszhozzáférés lehetséges.
21. ábra RS 485 Half-duplex multi-point kommunikáció
EIA SZABVÁNY JELLEMZİK
RS 232C RS 422 RS 485
ADATÁTVITEL IRÁNYA FULL DUPLEX FULL DUPLEX HALF DUPLEX
ÁTVITELI SEBESSÉG (MAX .) 115 KBIT/S 10 MBIT/S 10 MBIT/S
TÁVOLSÁG (MAX .) 50 M 1200 M 1200 M
KOMMUNIKÁCIÓ
KAPCSOLAT
1 ADÓ - 1 VEVİ
1 ADÓ – TÖBB VEVİ
1+10
TÖBB ADÓ – TÖBB VEVİ
32
HULLÁMIMPEDANCIA [ZH] 100 Ω 54 Ω
CSATLAKOZÓ 25/9 PÓLUSÚ 4 PÓLUSÚ 2 PÓLUSÚ
22. ábra RS 232C 422, valamint 485 interfész fıbb jellemzıi
Az RS 485 szabvány szimmetrikus jelátvitelt biztosít sodrott érpárral. A vonalon az
információt feszültségimpulzusok hordozzák, ezért az átviteli sebesség növelésével
növekszik a feszültségugrások felharmonikus tartalma.
A nagyfrekvenciás technikában minden kábelt hullámimpedanciával (Zh) kell lezárni, a
vonalon terjedı jel visszaverıdésének megakadályozására.
5.3. Hálózati kommunikáció A már jól bevált, számos tipikus alkalmazási területtel rendelkezı pont-pont közötti
kommunikáció mellett, napjainkban a több pont közötti kommunikáció igénye is egyre
növekszik.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
33
Több PLC közötti kommunikáció módszerei a következık:
Több soros vonal révén kialakított pont-pont kapcsolat. Ez a megoldás csak
korlátozott kommunikációra alkalmas, ezért a mai PLC-ken gyakran egynél több
RS 232C interfész található
PLC-hálózat. A legelterjedtebb, kommunikációs módszer a több PLC-t felölelı
információs kapcsolat kialakításához
Ethernet-hálózat. A különösen nagy távolságú, illetve adatmennyiségeket igénylı
kommunikáció esetén alkalmazandó.
Adatgyőjtı számítógép. Adatgyőjtı számítógép és PLC-k közötti kapcsolatot
valósít meg, ma már elavult.
23. ábra hálózati kommunikáció
Az irányítástechnika kommunikációs hálózatainak elınyei:
Jelentısen kisebb kábelköltségek
Kisebb:
- mérető kapcsolószekrények
- mennyiségő járulékos, hagyományos technika (pl. sorozatkapcsok)
- telepítési és ráfordítási költségek (bérköltségek)
- szervizköltségek
Nagyobb üzembiztonság és teljesítmény
Rugalmas módosítási lehetıség
5.3.1. Ethernet hálózat
A 70-es években a Xerox kezdte el a különbözı irodai berendezések közötti
adatkapcsolatok fejlesztését. A soros vonali kommunikáción gyorsan túllépve a kismérető
hálózatok felé indultak. Így született a LAN (Local Area Network) betőszó.
1985-ben az IEEE elfogadta az Ethernet-et, és ezt az ANSI/IEEE 802.3 szabványban
rögzítette. A mőszaki tartalom viszont több ponton módosult, így az IEEE 802.3 szerinti
Ethernet PLC hálózat
Pont-pont összeköttetés Több soros vonal (RS 232C)
PC
PLC PLC PLC PLC PLC
PLC
PLC PLC PLC
PC PC
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
34
hálózat és az Ethernet hálózat különbözı dolgot kellene, hogy jelentsen. Mivel az Ethernet
név addigra már széles körben használttá vált, mind a mai napig Ethernet-nek hívjuk az
IEEE 802.3 késıbbi kibıvítéseinek megfelelı, mai használatban levı, hálózatainkat.
Az Ethernet a legjobban elterjedt irodai hálózat, amelyet ma már az irányítástechnikai
rendszerekben is használnak a hierarchia legmagasabb fokán a nagy adatmennyiségek, mint
például PLC-programok, recepttúrák átvitelére, illetve távdiagnosztikai feladatok
megoldására. Amíg korábban a csatolást külön számítógéppel oldották meg, ma már a
PLC-be csatlakoztatható ethetnet- interfészt forgalmaznak.
Az ethernet-specifikációban az adatkapcsolási és fizikai rétegkódoló/dekódoló
(Manchester-kódolást használ, 17. ábra) funkcióit vezérlıkártyán integrálják, amit a
hálózati eszközbe (PC, PLC) építenek.
A fejlıdés során 3 kábeltípuson jelentek meg Ethernet megvalósítások:
Koax
Üvegszál
Sodrott érpár
Koaxiális kábelt alkalmaztak az Ethernet-nél kezdettıl fogva. Nagyfrekvenciás
jelátvitelekre kiválóan alkalmazható, hiszen a koax nagy sávszélességet, kis csillapítást és
magas elektromágneses védettséget biztosít, valamint csatlakoztatása is jó minıségben,
árnyékoltan, robosztusan megoldható.
Az üvegszál szintén a kezdetektıl használatban van, az utóbbi idıszakban viszont erıteljes
térhódítását figyelhetünk meg. Ennek oka - az óriási sávszélesség mellett - az
elektromágneses zavarokkal szembeni érzéketlensége, a rádiófrekvenciás kisugárzás
megszőnése (lehallgatás nehezebb), és az opto szereléstechnikai eszközök árcsökkenése.
Sodrott érpáras kábelek használata ma a legelterjedtebb, ezeket a kapcsolatokat 10BaseT
és 100BaseT jelöléssel azonosítjuk. („T” - twisted pair.) Az Ethernet kapcsolat
megvalósításához 2 db sodrott érpárra van szükség, külön az adás- és vételi iránynak
5.4. Gyártóspecifikus buszrendszerek
5.4.1. Profibusz Az automatizálás világában széles körben ismert a PROcess Field BUS, röviden
PROFIBUS, az elsı szabványosított terepi buszok egyike, amely 1987-ben német ipari
szabványként indult, és 1996-ban vált nemzetközi szabvánnyá. A PROFIBUS a forrás/cél
típusú hálózatok csoportjába tartozik, és hibrid (token passing, master-slave, multimaster)
típusú buszhozzáférési eljárást használ.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
35
Kevesebben tudják, hogy a Profibus tulajdonképpen egy háromtagú család:
Profibus PA (Process Automation) mely a Foundation Fieldbus-szal azonos fizikai
szinten, és terepi eszközök felfőzésére szolgál.
Profibus DP (Distributed Peripheria) mely a PLC-k és I/O modulok, komplex
terepi eszközök közötti kommunikációra szolgál. Ez a legelterjedtebb.
Profibus FMS mely a PLC-k feletti rendszerbusz feladatra van optimalizálva.
Bár fejlesztés alatt áll a DP mőködtetése Ethernet-en is, napjaink felhasználásaira az RS-
485-ös soros vonalon való DP használat a jellemzı. Az RS-485 soros vonal 2 eres, sodrott,
árnyékolt érpáron mőködik. Az érpár általában 9 tős DIN (Mint a soros vonali egér a PC-
n) csatlakozókra van kötve. A busz elején és végén 3-3 ellenállásból álló lezárás foglal
helyet. A DIN csatlakozón kívül gyakori az IP 65-ös M12 csatlakozó, illetve egyes PLC-
ken a 3 vezetékes sorkapocs is.
A PROFIBUS-hálózat busztopológiájú, maximálisan négy szegmensbıl állhat, amelyeket
jelismétlık kapcsolnak egymáshoz. A szegmensek maximális hossza függ az átviteli
sebességtıl. Egy-egy szegmensbe legfeljebb 32 eszköz (PLC, I/O, PC, hajtás, stb.)
tartozhat, beleértve a repeatereket is. A négy szegmensbıl álló PROFIBUS-hálózat így 127
készüléket tartalmazhat. A PROFIBUS-hálózatra legfeljebb 32 master kapcsolható. A DP
csatlakozóba lehetıleg be kell kötni a bejövı és továbbmenı kábelt is, mert ha
leágazásokat csinálunk, és azt kötjük be, nagyobb busz sebességnél átviteli zavarok
lehetnek:
24. ábra DP bekötése
A busz nyomvonalával lehetıleg kerüljük el az erıs zavarforrásokat.
Az RS-485 sebességét a buszvezeték (szegmens) hosszának megfelelıen kell konfigurálni:
Napjainkban - a folyamatos árcsökkenés eredményeképpen - egyre elterjedtebb az optikai
adatátvitel. Nagy elınye a nagy átviteli sebesség és a nagy zavarvédettség. Számos cég
kínál RS-485-opto átalakítókat, melyek segítségével többnyire csillag, ritkábban győrő
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
36
topológiákat lehet kialakítani. Léteznek olyan átalakítók is, melyek redundáns (duplikált)
optokábel csatlakozást kínálnak. Az optokábelek alapvetıen két fı kategóriába esnek:
Multimódusú (max. 3 Km átvitel)
Monomódusú (max. 20 Km átvitel)
5.4.2. Foundation Fieldbus A szenzorbuszok sikere adta az ötletet egy olyan busz létrehozásához, melyre távadókat és
szabályzó szelepeket lehet felfőzni. A nagy gyártók, nem álltak neki külön-külön buszok
fejlesztésének, hanem a legnagyobb felhasználókat bevonva létrehozták a Terepi Busz
Alapítványt, angolul Fieldbus Foundation-t. E szervezet feladata, hogy koordinálja a
folyamatirányítás terepi buszának fejlesztését. Alapvetı szempont volt egy olyan egységes
rendszer definiálása, amelyben problémamentesen összekapcsolhatók a különbözı gyártók
termékei. Az alapítványhoz hamarosan a legtöbb jelentıs gyártó csatlakozott. Az
alapítvány 1996-ban kezdte meg tényleges mőködését.
A Foundation Fieldbus esetén minden eszköz magában hordozza a vele kapcsolatos
adatfeldolgozási mőveletekhez szükséges processzorteljesítményt és memóriát, így a
rendszer bıvítése egyszerően az új eszköz csatlakoztatásából áll. A központi egységek
feladata csak az emberi kezelıfelület biztosítása és a magas szintő folyamatirányítás
koordinálása. Kevesebb feladat kevesebb helyet igényel, így eltőnik a központi
mőszerterem. A Foundation Fieldbus intelligens egységekre épül, ahol a vezérlési,
szabályozási algoritmusok elosztottan közvetlenül az I/O eszközökön folynak és a központi
egységek feladata az osztottan folyó feldolgozás irányítása és szervezése. A Foundation
Fieldbus a második generációs DCS rendszerek kialakítását támogatja.
A legnagyobb újdonsága a FFB-nak, hogy a buszra kötött eszközök egymással is képesek
kommunikálni (peer to peer).
25. ábra Peer to peer kapcsolat szabályozószelep és nyomástávadó között Foundation Fieldbus hálózaton
A szelep pozícionáló rendelkezik PID szabályozó
algoritmussal, és rendszeres idıközönként képes a nyomás
értékének a lekérdezésére a távadótól. Tehát a
szabályozáshoz elsı közelítésben nem kell PLC, DCS,
illetve másféle irányító rendszer.
FFB-os eszközök áramfelvételük modulálásával kommunikálnak. A rendszerben lévı
eszközöket külön áramgenerátoros tápegység látja el. Az eszközök 15...20 mApp
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
37
modulációt alkalmaznak. Eszerint, a lezáró RC kört figyelembe véve, a buszon 0.75...1 Vpp
nagyságú jelek keletkeznek.
5.4.3. CANbus A Bosch által kifejlesztett kommunikáció a CAN (Controller Area Network) egy soros
adatbusz, mely - bár jármővekben való alkalmazásra tervezték - egyre terjed az
automatizálásban is. A CANbus-ra főzött eszközök száma már meghaladja a világban az
500.000-et.
A CAN felhsználás célszerően az eszközbuszok terén valósítható meg, mivel a buszon egy
üzenet maximum hossza 8 byte lehet. 8 byte-ba a mérési adatokhoz leírásához szükséges
lebegıpontos szám is belefér, tehát az ilyen célú felhasználás is megoldható. A CAN
alkalmazásai között találhatunk a processz elemzıs alkalmazásoktól a villamos
szelephajtások terepi buszáig sok érdekességet. Ezek tipikus beágyazott eszközbusz
megoldások. A CAN kommunikáción alapul pl.: az Allen-Bradley cég által kidolgozott
DeviceNet is.
A CANbus elınyei:
Kedvezı költségő
- kétvezetékes soros busz, 120 Ohm lezárással
- maximális sebesség: 1Mbit/s (40 m-s buszhossznál)
- áttehetı más közegekre is (opto, rádió)
Megbízható
- kifinomult hibaérzékelés és - kezelés, CSMA/CD hozzáférési rend
- az üzenetek egyedi azonosítója tartalmazza a prioritást is, a hibás üzeneteket érzékeli és
újra küldi
- rendszerszintő adatkonzisztencia (minden eszköz értesül a hibáról)
- a hibás egységek automatikusan kivonják magukat a kommunikációból
- EMI elleni nagy védettség
Flexibilis
- multi-master mőködés is megengedett
- az eszközök könnyen le- és rácsatlakoztathatók (hot-swap)
- az eszközök száma nincs korlátozva a protokoll által
- broadcast lehetséges
Szabványosított
ISO-IS 11898, ISO-IS 11519-2, [5]
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
38
5.4.4. Modbus A ModBus protokollt eredetileg a Modicon PLC-k kommunikációjának biztosításához
fejlesztették ki. Egyszerősége és megbízhatósága miatt számos PLC-gyártó, sıt
mőszergyártó alkalmazza.
A Modbus protokoll a master-slave elv alapján mőködik. A kapcsolat kezdeményezésének
a joga a master-t illeti meg. A master egy kérdés-, vagy egy parancscsomagot küld a slave
számára. A címzettet egy címbájt tartalma jelöli ki. Ez azt jelenti, hogy elméletileg 256
berendezés (0…255) azonosítására van lehetıség egy Modbus hálózaton. A gyakorlatban
maximum 32 kapcsolat lehetséges a Modbus által is használt RS 485-ös kommunikációs
interfész korlátai miatt. A „0” címnek kitüntetett szerepe van. Amennyiben a master
valamennyi slave számára üzenetet akar küldeni (úgynevezett körözvényüzenet, pl.: a
dátum és az idı szinkronizálása érdekében), akkor ezen speciális cím megadásával
elegendı egyetlen csomagot a vonalra helyezni. Azt mindegyik slave értelmezi, és
végrehajtja a csomag parancsát. A master által kiadott csomag következı logikai része egy
1 bájt terjedelmő parancskód, azaz elméletileg 256 különbözı parancskód értelmezésére
nyílik lehetıség.
Minden egyes objektumcsoportban egy-egy konkrét bemenetre, illetve kimenetre egy-egy
16 bites számmal hivatkozhatunk az elsı elemre a „0”, a második elemre az „1” stb.
számokkal.
Az írást kezdeményezı csomag ASCII, vagy RTU formában kerülhet a soros vonalra.
Az ASCII protokoll azt jelenti, hogy a csomag minden egyes bájtja két
hexadecimális ASCII kódra konvertálódik, és ez kerül a vonalra.
Az RTU (Remote Terminal Unit) protokoll kódfüggetlen átvitelt jelent. A csomag
bájtjai minden konverzió nélkül kiadásra kerülnek a soros vonalon. Sem csomag
kezdı, sem csomagtermináló karakter nincs.
A Modbus protokoll nem kizárólag a MODICON PLC-k esetén alkalmazható. Számos más
PLC-gyártó - beleértve az LG-t is – leképezte ezt a kommunikációs protokollt, könnyő,
megbízható használata miatt. Tipikusan az intelligens eszközök többségével (pl.:
frekvenciaváltók, gázemelık, hozamszámító mővek stb.) a Modbus protokoll alapján lehet
kommunikálni.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
39
6. RS 485 kommunikáció GM7U PLC-vel
6.1. Rendszerbeállítás
6.1.2. A PLC beállítása Az adott feladathoz, mely az RS 485 kommunikáció bemutatása GM7U PLC-vel szükség
van egy olyan eszközre is a PLC-n kívül, ami ennek a kommunikációnak a megvalósítását
lehetıvé teszi, azaz rendelkezik RS 485-ös interfésszel. Ilyen eszköz lehet akár egy
frekvenciaváltó is. A választás egy LG SV-iC5 típusú inverterre esett, amely önmagában
nem rendelkezik a RS 485 szabványnak megfelelı csatlakozási lehetıséggel, így
elkerülhetetlen célunk elérése érdekében Modbus kártya használata, mely az iC5-ös
frekvenciaváltó egyik opcionális bıvítı modulja.
6.1.2. Az LG GM7U PLC megismerése A PLC egy LG GM7-DT60U(P), ami a GLOFA GM család egyik legújabb kompakt tagja.
Ez egy 36 bemenettel és 24 kimenettel rendelkezı típus. Ebbıl látszik, hogy ez a PLC jól
alkalmazható széles körben, akár bonyolult feladatok számára is, és a már meglévı feladat,
pl.: az RS 485-ös kommunikáció tovább fejlesztése esetén minden bizonnyal nem lesz
szükség a vezérlı cseréjére, köszönhetıen a viszonylag nagy I/O számnak. A be-, illetve
kimeneti kapcsolat tisztán tranzisztoros jellegő (DT (P) – PNP átmenet). Nagy elınye a
relés kivitellel szemben, hogy megvalósíthatóak vele olyan feladatok, amelyeknél szükség
van impulzus üzemő (azaz gyors kapcsolás) állapotra, mivel a relés kapcsoláshoz képest a
tranzisztoros kapcsolás jóval gyorsabb, és nem tartalmaz mechanikus, korlátozott
élettartamú alkatrész. Mivel ezek nem teljesítménytranzisztorok, sajnos a nagy
teljesítményő, 220V jelek kibocsátására nem alkalmasak.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
40
26. ábra GM7U PLC részei
NO. NÉV LEÍRÁS
PWR LED RENDSZER TÁPELLÁTÁS JELZÉSE
RUN LED KÖZPONTI EGYSÉG ÜZEMI ÁLLAPOTÁNAK
JELZÉSE 1
CPU ÁLLAPOTJELZİ
LED-EK
ERR LED HIBAJELZÉS
2 I/O LED I/O ÜZEMI ÁLLAPOT JELZÉSE
3 BEÉPÍTETT RS 485 CSATLAKOZÓ CSATLAKOZÓ BEÉPÍTETT RS 485-ÖS
KOMMUNIKÁCIÓHOZ
RUN PROGRAMFUTÁSI ÜZEM
STOP PROGRAMFUTÁS LEÁLLÍTÁSA
4 ÁLLAPOTVÁLTÓ
KAPCSOLÓ PAU/REM
- PAUSE IDEIGLENES PROGRAM
MEGSZAKÍTÁS
- TÁVVEZÉRLÉS LEHETİSÉGE
5 CNET ÉS ROM MODE KAPCSOLÓ -BEÉPÍTETT CNET* INTERFÉSZ
HASZNÁLATA ; FLASH MEMÓRIA ÍRÁSA
9
10
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
41
NO. NÉV LEÍRÁS
6 RS-232C CSATLAKOZÓ CSATLAKOZÓ PC-S KAPCSOLATHOZ (PLC
PROGRAMOZÁS)
7 BİVÍTİ CSATLAKOZÓ
BİVÍTİ EGYSÉGEK CSATLAKOZTATÁSA.
(AD-DA ÁTALAKÍTÓ, I/O BİVÍTİ, ANALÓG
IDİZÍTİ)
8 INPUT OLDAL BEMENETI SORKAPOCS CSATLAKOZÓK
9 OUTPUT OLDAL KIMENETI SORKAPOCS CSATLAKOZÓK
10 TÁP DC 24V TÁPFORRÁS
EZ A KOMMUNIKÁCIÓS BEÁLLÍTÁS LEHETİVÉ TESZI RS-
232C ÉS RS 485 PROTOKOLL (MODBUS, CNET, FELHASZNÁLÓ
ÁLTAL DEFINIÁLT, PROTOKOLL NÉLKÜLI) HASZNÁLATÁT . A
ROM MODE KAPCSOLÓJÁNAK „ON” ÁLLÁSBA
BILLENTÉSÉVEL LEHETİSÉG NYÍLIK A BEÉPÍTETT
FLASHMEMÓRIA ÍRÁSÁRA *
A GM7U OPERÁCIÓS RENDSZERÉNEK LETÖLTÉSÉHEZ
SZÜKSÉGES BEÁLLÍTÁSOK
6.2. Frekvenciaváltó kiválasztása A frekvenciaváltók mőködési elve a 4.2. fejezetben már bemutatásra került. Ez alapján
tudjuk, hogy az invertert 3 fázisú aszinkron motorok fordulatszám szabályozására
használjuk. Ahhoz, hogy ez üzemi körülmények között, problémamentesen, esetleges
komplikációk fellépése nélkül történjen, ismernünk kell a vezérlendı berendezés jó néhány
jellemzı paraméterét. A legfontosabb a teljesítmény illesztés, motor és frekvenciaváltó
között, pontosabban az, hogy a motortól „elvárt” teljesítményt az inverter tudja kezelni,
valamint az áram szintek illesztése. Mivel jelen esetben csak egy elképzelt feladatról
beszélhetünk, ahol a szabályozás kommunikációra vonatkozó része kerül részletezésre, az
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
42
egyik legkisebb, legegyszerőbb tag került kiválasztásra. Ez az LG LS termékcsalád
SV008iC5-1 típusú tagja, ami mind az adott feladat bemutatására, mind ipari környezetben
való használatra tökéletesen megfelel. Ez a típus 0,75 kW motor teljesítményt tud kezelni,
200~230V-os, 50~60Hz hálózati tápról mőködik. A Frekvencia vezérlésére az alábbi
lehetıségeket biztosítja:
Analóg: 0~10V, 4~20mA
Digitális: programozó által
Potenciométer
Kommunikációs: Modbus protokoll
Mivel ez a frekvenciaváltó nem rendelkezik, bépített RS 485-ös interfésszel, csak az utóbbi
lehetıség jöhet szóba, méghozzá egy direkt ehhez a típushoz kapható opcionális Modbus-
kártya segítségével, mely lehetıvé teszi az RS 485-ös kommunikációs kapcsolatot a PLC-
vel.
6.2.1. A frekvenciaváltó megismerése
27. ábra SV- iC5 részei
1
2
6
4
3
5
8
9
7
10
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
43
A frekvenciaváltó bizonyos csatlakozóinak eléréséhez az elülsı- és alsó takarólemezt el
kell távolítani. A 27. ábrán látható készüléknél az elülsı takarólemez már eltávolításra
került.
Az iC5-ös típus jellemzı részeit, paramétereit az alábbi táblázat tartalmazza:
NO. NÉV LEÍRÁS
1 ÁLLAPOT LED, KIJELZİ A FREKVENCIA VÁLTÓ ÁLLAPOTÁNAK
JELZÉSE, HIBAJELZÉS
2 FUTTATÁS NYOMÓGOMB PROGRAM INDÍTÁSA
3 4 ÍRÁNYÚ NYOMÓGOMB PARAMÉTER MEGADÁSA
4 NPN/PNP KAPCSOLÓ NPN/PNP TÍPUSÚ JELEK FOGADÁSÁT TESZI
LEHETİVÉ
30A „A” KIMENETI KONTAKTUS
30B „B” KIMENETI KONTAKTUS 5 MULTI-FUNKCIÓS RELÉ
KIMENET 30C „A;B” JELFÖLD
6 KOMMUNIKÁCIÓS SLOT OPCIONÁLIS MODBUS RTU KÁRTYA
CSATLAKOZÓ
7 KEYPAD POTENCIÓMÉTER FUTÁSI FREKVENCIA MANUÁLIS SZABÁLYOZÓ
8 STOP NYOMÓGOMB PROGRAM LEÁLLÍTÁS
P1 FX: ELİRE
P2 RX: HÁTRA
P3 BX: VÉSZ-STOP
P4 JOG: LASSÚ
ÜZEMMÓD
P5
MULTI-
FUNKCIÓS
BEMENETI
TERMINÁL
KE
ZD
ET
I BE
ÁLLÍT
ÁS
OK
RST: HIBA
P24 24V TÁP P1~P5-NEK
VR 12V TÁP A POTMÉTERNEK
V1 0~10V ANALÓG BEMENET
I 0~20MA ANALÓG BEMENET
CM P1~P5, AM, P24 KÖZÖS JELFÖLD
9
ANALÓG BEMENETI,
KIMENETI TERMINÁL
AM 0~10V ANALÓG KIMENET
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
44
NO. NÉV LEÍRÁS
CM AM JELFÖLDJE
MO NYITOTT KOLLEKTOR KIMENET 9 ANALÓG BEMENETI,
KIMENETI TERMINÁL
EXTG MO T/M FÖLD
10 INVERTER FÖLD KÉSZÜLÉK FÖLD
6.2.2. Az SV-iC5 üzembe helyezése Ipari Az SV-iC5 család tagjai 4 különbözı paraméter-csoporttal rendelkeznek melyeket az
elılapon található 4 irányú nyomógomb (3) segítségével hívhatunk elı, továbbá
lehetıségünk nyílik az adott csoporton belüli funkció, azaz funkciókód kiválasztására,
illetve annak paraméter megadására.
A 4 fıcsoport:
MEGNEVEZÉS LEÍRÁS
MOTOR HAJÁTÁS PARAMÉTEREK
ALAP PARAMÉTEREK, FREKVENCIA
PARANCSOK, GYORSÍTÁSI / LASSÍTÁSI IDİ
BEÁLLÍTÁSA , STB.
FUNKCIÓ CSOPORT 1
ÜZEMI PARAMÉTEREK, MAX . FREKVENCIA,
NYOMATÉK BOOST, KIMENETI FREKVENCIA,
FESZÜLTSÉG STB.
FUNKCIÓ CSOPORT 2
FELHASZNÁLÓI PARAMÉTEREK, FREKVENCIA
UGRÁS, FREKVENCIA KORLÁT, PID
ÜZEMMÓD STB.
BEMENET / KIMENET CSOPORT MULTIFUNKCIÓS CSATLAKOZÓ ÉS MŐKÖDÉSI
PARAMÉTEREK BEÁLLÍTÁSA
Az elılapon található NPN/PNP kapcsolót billentsük PNP állásba, mivel a GM7-DT60U(P)
PNP típusú kimeneti jeleket bocsát ki.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
45
A 6.2. fejezetben felsorolásra kerültek az SV-iC5 típusú készülék lehetséges frekvencia
vezérlési módjai. Nézzük most meg ezeket bıvebben kifejtve:
Analóg - az analóg bemeneti csatlakozókra (V1, I) kötött analóg jelekkel
a 0~10V feszültség, illetve 4~20mA áram tartományban
Digitális - az elıre programozott értékek alapján a program indítása
következtében a frekvenciaváltó automatikusan végrehajtja a paraméterek kívánt
értékre állását
Potenciométer - az elılapon található potenciométer, illetve a program futtatását
befolyásoló RUN, STOP nyomógomb segítségével manuálisan is elvégezhetjük a
beállításokat
Kommunikációs - Modbus protokollon keresztül, GM7U PLC-vel történı
kommunikációval
A feladat bemutatására csak a kommunikációs mód nyújt lehetıséget.
Ahhoz, hogy a frekvenciaváltó az információkat a Modbus kártyán keresztül fogadja, az
egyes funkciókódok értékeit a következıképpen kell megváltoztatni:
A drive group-on belül (kijelzın a 0.0 látszik):
a drv funkciókód (vezérlı mód) „3-as” értékre, illetve
a frq funkciókód (frekvencia beállítási mód) „8-as” értékre állításával
engedélyezhetjük a Modbus protokollon keresztül történı kommunikációt. Ezen
paraméterek futtatás közben történı változtatására nincs lehetıség. A készülék
bekapcsolása után célszerő elvégezni a beállításokat, amiket a frekvenciaváltó a
memóriájában tárol, így kikapcsolás után nem áll vissza az alapértelmezett értékre.
Már tudjuk, hogy az iC5 nem rendelkezik Modbus interfésszel, ezért szükség van egy, ezt a
lehetıséget biztosító kártya installálására. A továbbiakban ezzel részletesebben
foglalkozunk.
6.2.2.1. Modbus bıvítıkártya installálása A Modbus bıvítıkártyát a 28. ábrán látható módon illeszthetjük az SV-iC5 típusú
frekvenciaváltóhoz.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
46
28. ábra iC5 Modbus RTU bıvítıkártya telepítése
29. ábra iC5 Modbus RTU bıvítıkártya
Modbus kártya csatlakozási pontjai:
MEGNEVEZÉS LEÍRÁS
SLOT CSATLAKOZÓ AZ IC5-ÖN KALAKÍTOTT SLOTBA
CSATLAKOZTATHATÓ GND (G) 485 JELFÖLD N 485 JEL HIDEGPONT (–)
KOMMUNIKÁCIÓS
CSATLAKOZÓK P 485 JEL MELEGPONT (+)
A Modbus kártya földelés nélküli használata, relatív alacsony átviteli sebesség, távolság
esetén nem következik be adatvesztés, illetve kommunikációs zavar, ezért a GND kapocsra
nem szükséges csatlakoztatunk jelföldet. (Nagy átviteli sebesség, távolság használatával
<pl.: 57600> felléphetnek adatátviteli zavarok. Ilyen pl.: az azonos fázisú zavarjel,
melynek megjelenése legtöbbször a jelillesztési szabályok be nem tartásából következik.)
Kis távolságok esetén (pár méter) a PLC és a bıvítıkártya között Φ0.5mm csavart érpárú
vezeték használata elegendı.
iC-5
Slot
GND
N
P
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
47
6.2.2.2. Elızetes beállítási teendık A Modbus kártya engedélyezését követıen az iC5 típusú frekvenciaváltó PLC-vel való
problémamentes kapcsolata érdekében az alábbi teendıket kell elvégeznünk:
A bemenet/kimenet csoporton belül az I60-as funkciókód értékének változtatásával
lehetıség nyílik a frekvenciaváltó (slave állomás) számának meghatározására. A
beállítások elvégzése elengedhetetlen, különösen, ha több készüléket kívánunk
használni. Az alapértelmezett érték az „1”, vagyis az egyes állomás. Ha a hálózatba
„f őzött” berendezések mindegyike ezt az értéket használja, akkor a címzés a PLC-
vel nem sikerülhet, a frekvenciaváltók „megkülönböztethetetlensége” miatt.
A bemenet/kimenet csoporton belül az I61-es funkciókód a lehetséges átviteli
sebességek értékeit foglalja magában („0”=1200bps; „4”=19200bps). Fontos,
hogy az itt beállított érték egyezzen a GMwin szoftverben megadottal, a
kommunikációs kapcsolat létrejötte érdekében.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
48
6.3.Rendszerösszeállítás
30. ábra rendszerösszeállítás
230V AC 230V AC
230V AC
32. ÁLLOMÁS 2. ÁLLOMÁS
COM PORT
1. ÁLLOMÁS
RS 485
RS 232C
GM7U
iC-5 iC-5
PC
iC-5
JELFÖLD
KÉSZÜLÉK FÖLD
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
49
6.3.1. GM7U és PC kapcsolata A GMwin szoftverrel készített program a PLC memóriájába csak fizikai öszzeköttetéssel
kerülhet. A személyi számítógép és a GM7U PLC egy un. feltöltıkábelen keresztül
kommunikál (K1C-050A) az RS 232C protokollnak megfelelıen. A PC bármely COM
PORT-ját (ha többel is rendelkezik) választhatjuk a kapcsolat kialakítására. A 9 tős
csatlakozónak csak 3 pólusát használjuk, így otthoni körülmények között is könnyen
elkészíthetı, illetve javítható az alábbi kapcsolási rajz alapján.
31. ábra feltöltıkábel pólus kiosztása
6.3.2. GM7U tápellátás A GM7U PLC hálózati tápforrásról üzemel. A „0” -át és a „fázist” az „AC100-240V”
feliratú sorkapcsokra, a „földet” az „FG” feliratú sorkapocsra kell csatlakoztatni. A
készülékföldnek életvédelmi szerepe van. A GM7U mőanyag szigetelı tokozásban kerül
forgalomba, veszélyes feszültségek érintése a fedél lehajtásával elkerülhetı, ezért a föld
bekötése nem szükségszerő. Földeléskor, több készülék használata esetén kerülni kell az
eltérı pontokban történı földelést, mert az egyes földpontok között potenciál különbség
jöhet létre.
6.3.3. SV-iC5 tápellátás Az iIC5 frekvenciaváltó esetében a tápforrást „L1” és „L2” csatlakozó kapcsokra kötjük,
melyek az alsó takarólemez eltávolításával válnak elérhetıvé. A bekötés után, a
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
50
takarólemez visszahelyezhetı, ezzel meggátolva a veszélyes feszültség alatt lévı pontok
érintését. A készülékföld bekötésére szolgáló csatlakozók a hőtıventillátor alatt
helyezkednek el. (30. ábra, 10-es pont)
6.3.4. GM7U és iC5 kapcsolata A GM7U PLC és az iC5 típusú frekvenciaváltó között a Modbus-RTU bıvítıkártya
installálása után az RS 485
szabványnak megfelelı sodort érpárt
használunk. A vezeték a GM7U
készülék oldalán a „+” , valamint „–
” jelzéső pontokra csatlakoztatható.
Ezen csatlakozási pontokkal, a Modbus kártya is rendelkezik (29. ábra). Jelföld pont csak a
bıvítıkártyán található. Ennek oka a jelforrások és jelvevık illesztésében keresendı. A
PLC szimmetrikus földfüggetlen jelforrásnak, míg a Modbus kártya szimetrikus földelt
jelvevınek tekinthetı. A 32. ábra szerinti bekötéssel az esetlegesen fellépı kommunikációs
zavarok kompenzálhatóak. Alacsony átviteli sebesség és relatív lassú „frissítési idı”
alkalmazásával a jelföld bekötése nem szükségszerő.
6.4. GM7U programozása Az LG GLOFA termékcsalád tagjait a direkt erre a célra fejlesztett GMwin elnevezéső
szoftverrel programozhatjuk. A GM7U a legújabb tag, ezért programozását csak a 4.10.
verziójú, valamint az ennél magasabb verziószámú szoftverek támogatják. Az IEC 1131-3
szabvány SFC (sorrendi folyamatábrás), LD (létradiagramos), valamint IL (utasításlistás)
programnyelvei használatára egyaránt lehetıséget nyújt a szoftver. A szimulációnak,
monitorozásnak köszönhetıen a már meglévı program helyes mőködését kipróbálhatjuk a
különbözı elemek csatlakoztatása nélkül is, ezáltal megelızhetı az egyes készülékek,
alkatrészek meghibásodása.
6.4.1. GMwin program készítés A szoftver elindítása után a „Project” fülre kattintva kezdhetünk új programot, illetve
nyithatjuk meg a már meglévıt. A project nevének és elérési útjának meghatározása után
32. ábra jelillesztés
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
51
válasszuk ki a PLC típusok közül a GM7U-t. Az ezt követı ablakban megadhatjuk a
program nevét. Ez több program írása esetén célszerő elvégezni. Ezt követıen a
programnyelvet választhatjuk ki. Az alapértelmezett „LD” nyelvet válasszuk. A befejezés
gombra kattintva kezdhetjük a programozást.
6.4.2. GMwin kommunikációs beállítások A meglévı program futtatása elıtt a kommunikációs paraméterek megfelelı beállítása
elengedhetetlen. A baloldalon látható projectablak „Parameter” fülre kattintása után a
kommunikációs paraméterek kiválasztásával megjelenik a „Communication parameter
selection” ablak. A „Channel 0” gombra kattintva többek között a PC és PLC közötti
kommunikációs
33. ábra kommunikációs paraméter választás
paramétereket beállítására nyílik lehetıség.
A „Station No.:” az állomás száma. Ezt állítsuk „0” értékre, ez lesz a GM7U.
Ügyeljünk arra, hogy ez az érték és a mellékállomás (inverter) száma eltérı legyen.
„Baud rate:” Fontos, hogy az átviteli sebesség értékek minden esetben egyezzenek.
Válasszuk ki a frekvenciaváltónál már korábban meghatározott sávszélességet.
A „ Data bit:” értékek közül a 7 és a 8 használatos, ezt hagyjuk nyolcason (ASCII jel
– 7; RTU jel 8).
Az „RS232C Null MODEM or RS422/485” kommunikációs csatorna a GM7U
beépített kommunikációs interfésze, és a Cnet I/F modul számára.
A többi paramétert hagyjuk az alapértelmezett beállításon.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
52
34. ábra a „0-s” és
„1-s” kommunikációs
csatorna beállításai
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
53
Az „1-es” kommunikációs csatorna a GM7U beépített RS-485-ös interfész kommunikációs
paramétereit tartalmazza. Az állomás számot és az átviteli sebességet állítsuk be a
frekvenciaváltónak megfelelıen.
A Modbus kommunikáció esetén a PLC a „Master” a csatlakoztatott
frekvenciaváltó pedig a „Slave” szerepét tölti be, ennek megfelelıen válasszuk a
„Master” opciót.
A „Transmission mode” az adatátvitel módját jelenti. ASCII protokoll a csomag
bájtjait két hexadecimális kódra konvertálja. Az RTU protokoll kódfüggetlen
jelátvitelt jelent. Válasszuk az „RTU” opciót, mivel az iC5 frekvenciaváltó Modbus
bıvítıkártyája is RTU szabványt használ.
6.4.3. GMwin Modbus funkcióblokkok Az újonnan kezdett project csak az alap funkcióblokkokkal rendelkezik. A project
„Library” fülére kattintva egy jobb klikk után az „Add items” „Library” opció
segítségével négy további
funkcióblokk-csomagot tölthetünk be.
A Modbus protokoll szerinti
kommunikációhoz szükséges
funkcióblokkokat a „COMM.8FB
elnevezéső könyvtár-fájl tartalmazza.
35. ábra kommunikációs funkcióblokkok betöltése
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
54
Mielıtt belevágunk a project elkészítésébe, gyızıdjünk meg arról, hogy a GM7U PLC által
támogatott, használni kívánt funkcióblokkot a Modbus-RTU kártya is tudja kezelni. Míg a
PLC az alábbi nyolc funkciókódot támogatja: 01; 02; 03; 04; 05; 06; 15; 16, addig a
Modbus-RTU bıvítıkártya a használati utasítás szerint ebbıl csak a 03-as; 04-es; 06-os; és
10-es funkciókódokat tudja kezelni.
FUNKCIÓ KÓD MEGNEVEZÉS 0x03 Tartó regiszter olvasása 0x04 Bemenı regiszter olvasása 0x06 Regiszter írása 0x10 Multi regiszter írás
36. ábra SV- iC5 Modbus-RTU kártya által támogatott funkciókódok
A GMwin programban funkcióblokkonként két funkciókód kezelésére van lehetıség. A
feladatban az értékek írására (0x06), és olvasására (0x03) kerül sor ezért a MOD0304,
illetve a MOD0506 elnevezéső funkcióblokkokat használjuk.
6.4.3.1. MOD0304 funkcióblokk A GM7U PLC dokumentációjában részletes leírást találhatunk az egyes funkcióblokkokról.
Nézzünk meg ezek közül kettıt, ami a programban is felhasználásra kerül.
MOD0304 FUNKCIÓBLOKK LEÍRÁS
INPUT
REQ: Funkcióblokk végrehajtása „1-es” érték esetén (növekvı él) CH : Kommunikációs csatorna beállítása (0 ~ 1) SLV_STNO: A slave (mellék) állomás száma FUNC: Funkciókód megadása (03; 04 támogatás) SLV_ADDR: Az olvasni kívánt állomás címe NUM: A mellékállomástól érkezı, olvasandó adat mérete
Output
RD_DATA: Változó neve az olvasás alatt lévı adat mentésére. (A tömbök száma nagyobb, vagy egyenlı legyen az adat méretéhez képest). NDR: Ha a mővelet hiba nélkül zárul, a kimenet „1” lesz, amit a következı funkcióblokk hívásig tart. ERR: Valamilyen hiba felléptével, a kimenet „1” lesz, amit a következı funkcióblokk hívásig tart. STATUS: Hiba bekövetkeztével a kimenet egy hibaüzeneti kód.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
55
A funkcióblokk mőködése:
Ez a funkcióblokk mind a „03”-as (tartó regiszter), mind a „04”-es (bemenı regiszter)
funkciókódot végre tudja hajtani, ami a Modbus protokollon a word típusú adatok olvasását
teszi lehetıvé.
6.4.3.2. MOD0506 funkcióblokk
MOD0506 FUNKCIÓBLOKK LEÍRÁS
INPUT
REQ: Funkcióblokk végrehajtása „1-es” érték esetén (növekvı él) CH : Kommunikációs csatorna beállítása (0 ~ 1) SLV_ADDR: Az olvasni kívánt állomás száma FUNC: Funkciókód megadása (05; 06 támogatás) ADDR: A mellékállomás olvasás alatt lévı kezdeti címe
Output
DATA (J): Változó neve az olvasás alatt lévı adat mentésére. NDR: Ha a mővelet hiba nélkül zárul, a kimenet „1” lesz, amit a következı funkcióblokk hívásig tart. ERR: Valamilyen hiba felléptével, a kimenet „1” lesz, amit a következı funkcióblokk hívásig tart. STATUS: Hiba bekövetkeztével a kimenet egy hibaüzeneti kód.
A funkcióblokk mőködése:
Ez a funkcióblokk mind a „05”-ös, mind a „06”-os (regiszterírás) funkciókódot végre tudja
hajtani. A Modbus protokollon a „05”-ös 1 bit adatot ír a kimeneti tekercsre. Ha a NUMH
értéke 255, (vagy HFF) a bit „1” lesz. Ha NUMH értéke 0, (vagy 16#0000) a bit „0” lesz.
A „06”-os 1 word típusú változót ír a kimeneti tartó regiszterbe.
6.4.4. Modbus címzési szabályok Az iC5 Modbus RTU bıvítıkártya 16, illetve 10 bites címeket rendel a funkciókódokhoz.
A GMwin programmal lehetıség van a címek hexadecimális, illetve decimális megadására.
A GM7U PLC a címzést „0”-val kezdi, ami a Modicon „típusú” termékek esetén „1”-nek
felel meg, vagyis ha a Modbus cím „n” , akkor ezen a címen jegyzett funkciókód eléréséhez
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
56
a GM7U PLC-vel „n-1” -et kell megcímezni. Ez alapján pl.: a DRV group D01
funkciókóddal meghatározott gyorsítási idıintervallumot (piros keret) vagy a 16#8100
hexadecimális kóddal, vagy a 33024 decimális számmal érhetjük el.
37. ábra iC5 Modbus-RTU kártya DRV group címei
A 37. ábrán látható táblázatban szereplı funkciókódok írása és olvasása is engedélyezett.
A pillanatnyi állapotot a MOD0304 funkcióblokkal kérdezhetjük le, a MOD0506-tal pedig
írhatjuk a funkciókód értékét az adott korlátok között. A két funkcióblokk lényeges
különbségeket mutat a címmegadásban. A MOD0304-nél a SLV_ADDR a címet jelöli,
viszont a MOD0506-nál ugyanez az elnevezés az állomás számát takarja.
BEMENET (A CÍM MEGADÁSA) MODBUS CÍM
(MEGADÁSI MÓD) MOD0304 MOD0506
HEX DEC
16#8100 33024 SLV_ADDR ADDR
Az UINT pozitív egész számot jelent, ebbıl kifolyólag a címek bináris számkóddal is
megadhatóak a 2#xxxx formában. Mivel a bıvítıkártya leírásában a funkciókódok címei
hexadecimális, valamint decimális számmal szerepelnek, a bináris címzés csak felesleges
átszámítást jelentene.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
57
7. Modbus példaprogram Az alábbi, bemutatásra kerülı példaprogram egy olyan összetett program, mely tartalmazza
a GM7U PLC-vel vezérelt SV-iC5 frekvenciaváltó, Modbus protokollal megvalósított
kommunikációja esetén felmerülı szükséges beállítási megoldást, ezzel biztosítva egy
lehetséges alternatívát, valamint az egyes „programelemek” adaptálását más, hasonló
jellegő programok készítésekor.
A program segítségével a frekvenciavezérlés teljesen automatikus. A program a következı
vezérlési feladatok ellátását teszi lehetıvé (sorrendben):
1. Írásengedélyezés (a program futása alatt mindvégig, állandó idıközönként)
2. Felfutási idı (ACC TIME) beállítása
3. Lefutási idı (DEC TIME) beállítása
4. Kimeneti frekvencia (Cmd. FRQ) beállítása
5. Motorindítás (RUN)
6. Motor leállítás (STOP)
A motor leállás után újra küldi az adatokat, így egy ciklikus vezérlést kapunk.
38. ábra Frekvenciavezérlési körfolyamat
39. ábra Frekvenciavezérlés az idı függvényében
1. ACC, DEC idı, MAX FRQ beállítás
2. I. ACC II. RUN
3. I. DEC II. STOP
II. I. I.
2 1
f
t 3
II.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
58
7.1 Idızített számláló készítése A pontos idızítés (pl.: az adott frekvencián való üzemelés mikor kezdıdjön, meddig
tartson) elengedhetetlen a precíz vezérlés elérése érdekében. Ennek egy egyszerő,
lehetséges megvalósítási módja két „TON” típusú funkcióblokk és egy „CTU” típusú
számláló segítségével történhet.
A létradiagram ikonok közül az FB -re kattintva válasszuk ki a „TON” típusú idızítıt.
Kössük be egy alaphelyzetben nyitott kontaktussal. A bemeneti kétértékő változó (IN)
legyen „TIME_A”, ezt automatikusan mentsük a memóriába. A kimeneti változó (Q)
legyen „TIME_B”, ami szintén egy automatikus memóriacímen szerepeljen. Az idıérték
500ms, amit a „PT” bemenet elé kétszer kattintva a „T#500MS” formában adhatunk meg.
Az idıintervallum megválasztása tetszıleges, azonban figyelembe kell venni, hogy ez az
érték befolyásolja a vezérlési folyamat lezajlásának sebességét, mint ahogy azt késıbb látni
fogjuk. Ismételten tegyünk le egy „TON” idızítıt. Ez esetben a bemenethez alaphelyzetben
zárt kontaktust használjunk. A változók közül válasszuk ki a korábban már megadott
„TIME_B”-t, kimenetnek pedig a „TIME_A” elnevezésőt. A „PT” értéke változatlanul
legyen „T#500MS”.
A „TON” funkcióblokk „aktiválásakor” a megadott idıérték elteltével a „Q” kimenet, „1”
lesz mindaddig, amíg az „IN” értéke „1”. A program indításakor A „TIME_B” bemenető
idızítı aktív (INST21). „PT” elteltével „TIME_A” értéke 1-be billen ezzel elindítva a
másik (INST20) idızítıt. Amint ennél az idızítınél (INST20) is eltelik az 500ms
FUNKCIÓBLOKK LEÍRÁS
IN: BEMENETI VÁLTOZÓ INP
UT PT: IDİÉRTÉK BEÁLLÍTÁSA
Q: IDİZÍTİ KIMENET
O
UT
PU
T ET: ELTELT IDİ
CU: SZÁMLÁLÓ BEMENETI IMPULZUS
R: TÖRLÉS IMPULZUS
INP
UT
PV: KEZDETI ÉRTÉK
Q: SZÁMLÁLÓ KIMENET
OU
TP
UT CV: AKTUÁLIS ÉRTÉK
BOOL TIME
BOOL
TIME
TON
IN Q PT ET
BOOL INT
BOOL
BOOL
INT
CTU
CU Q R PV CV
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
59
„TIME_B” értéke 1 lesz, ami az INST21 idızítıt leállítja, így a „TIME_A” 0-ra vált,
megáll a INST20 idızítı is, ezáltal „TIME_B” ismét 0 értéket vesz fel.
40. ábra „TON” idızítı futás közben
Az eredmény tehát egy 500ms-os idıállandóval pulzáló változó, „TIME_A”, amivel az
INST29 jelő számláló felfelé léptetése valósítható meg 1 sec-os idıközzel. A számlálás a
„PV” kezdeti értékrıl indulva történik, pillanatértékét a számláló „CV” kimenetébıl
olvashatjuk ki. A „RESET” változó 1 értékbe billentésével a számlálás újra indul.
41. ábra Vezérlés idızítés „CTU” és „EQ” funkcióblokkokkal
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
60
7.2. Idızített utasítások A számláló pillanatnyi lépésszámát és az „EQ” jelő, értékek egyenlıségét vizsgáló
funkcióblokkokat különbözı utasítások idızítésére, illetve kiadására használhatjuk fel. Az
„ACC”, „DEC”, „FRQ”, „RUN” és „RESET” változók „1-be billenése ettıl az értéktıl
függ (SZAM), ami a 41. ábrából kiolvasható.
Pillanatnyi érték (vezérlı változók)
SZAM ACC DEC FRQ RUN RESET Eltelt idı [s] 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 0 2 3 0 0 0 1 0 3 4 0 0 0 0 0 4 5 0 0 0 0 0 5 6 0 0 0 0 0 6 7 0 0 0 0 0 7 8 0 0 0 0 0 8 9 0 0 0 0 0 9 10 0 0 0 0 0 10 11 0 0 0 0 0 11 12 0 0 0 0 1 12
Ez alapján a ciklusidı a az alábbi képlettel számítható. Ez függ az idızítıkben megadott
idıintervallumoktól (500ms), illetve attól, hogy mely „SZAM” értékhez (12) rendeltük a
„RESET” 1 állapotát. ( ) sec1212500500 =⋅+ msms
Könnyen belátható, hogy ezen két paraméter változtatásával tetszıleges ciklusidı állítható
be.
FUNKCIÓBLOKK LEÍRÁS
EN: 1 ESETÉN VÉGREHAJTJA A FUNKCIÓT
IN1: AZ ÖSSZEHASONLÍTANDÓ ÉRTÉK
INP
UT
IN2: AZ ÖSSZEHASONLÍTÓ ÉRTÉK
ENO: HIBA NÉLKÜL ÉRTÉKE 1 LESZ
OU
TP
UT
OUT: AZ ÖSSZEHASONLÍTÁS EREDMÉNYE
EN: 1 ESETÉN VÉGREHAJTJA A FUNKCIÓT INP
UT IN: MÁSOLÁSRA VÁRÓ ÉRTÉK
ENO: HIBA NÉLKÜL ÉRTÉKE 1 LESZ
O
UT
PU
T OUT: MÁSOLT ÉRTÉK
BOOL ANY
BOOL
ANY
MOVE
EN ENO IN OUT
BOOL BOOL
BOOL
ANY
ANY
EQ
EN ENO IN1 OUT IN2
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
61
7.3. Írásengedélyezés Ahhoz, hogy az iC5 paramétereit írni tudjuk, nem elég a 6.2.2. fejezetben leírtak elvégzése,
szükség van a paraméterek írásengedélyezésére, amit a MOD0506-os
42. ábra Modbus-RTU manual, paraméterengedélyezés funkcióblokkal tehetünk.
A Modbus-RTU kártya leírása szerint a 16#0004 cím kezeli ezt a funkciót. Töltsük be az
FB -re kattintva a MOD0506 funkcióblokkot. Kössük be egy felfutó élre kapcsoló
érzékelıvel. Mivel az engedélyezést határozott idıközönként frissíteni akarjuk, egy
idıértéket adjunk meg, jelen esetben 200ms-ot „_T200MS” formában. Az
írásengedélyezést követıen a frekvenciaváltó 4 másodperc után letiltja a hozzáférést,
ilyenkor a kijelzın a „00L” kommunikációs hibaüzenet jelenik meg. Fontos tehát, hogy az
43.a ábra Írásengedélyezés „MOD0506” funkcióblokkal
43.b ábra Érték másolása „MOVE” funkcióblokkal
írásengedélyezés frissítése relatív rövid impulzusokkal történjen, ezzel biztosítva az egyéb
paraméterek beállításának hibamentes lehetıségét. Töltsük ki a MOD0506-t a 43.a ábra
szerint ügyelve a 6.4.4. fejezetben megismert címzési szabályokra. Az eredmény egy
43.b ábra
43.a ábra
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
62
200ms-onként történı írásengedélyezés az 1-es számú frekvenciaváltón, ami a tartó
regiszterébe ír word típusú adatot. A paraméterek olvasás/írás engedélyét az 1 bittel
valósíthatjuk meg (42. ábra). Míg GM7 programozásánál ezt a bit értéket közvetlen a
MOD0506 funkcióblokkba írhattuk (NUML), addig a GM7U esetén egy ismert
memóriahelyre mentjük. A program ezt elıhívva tudja megállapítani az elvégzendı
funkciót, jelen esetben a paraméterek engedélyezését, vagy zárolását.
Ezek alapján kattintsunk a DATA bemenetre, adjuk meg az „ADAT1” UINT típusú
változót, és mentsük egy általunk ismert, pl.: %MW1 memóriarekeszbe.
44. ábra UINT típusú ADAT1 változó létrehozása
A kívánt bit értéket a „MOVE” funkcióblokk segítségével „rámásoljuk” az %MW1
memóriarekeszre, amit a 43.b ábra szerint egy alaphelyzetben nyitott _ON kontaktussal
lássuk el.
Az összes többi paraméter érték másolása is a „MOVE” funkcióblokkal, azonos
szisztémával történik, ezért a továbbiakban nem kerül részletezésre.
7.4. Felfutási id ı beállítása A felfutási idı (ACC time) az az idıintervallum, ami alatt a frekvencia az elızetes értékrıl
az azt követı általunk definiált értékre lineáris növekedéssel jut. Helyes megválasztása
fontos szerepet tölt be az aszinkronmotor élettartamának meghosszabbításában.
Mivel írni akarjuk ezt az értéket, szintén a MOD0506-os funkcióblokkot hívjuk be. A
kontaktus alaphelyzetben nyitott, amit az „ACC” változó vezérel. Ez a változó „SZAM” =0
feltétel teljesülésével 1-be billen, vagyis a ciklus eljén kerül sor az ACC time beállítására.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
63
A címet megadhatjuk hexadecimális, illetve decimális formában. Ez az érték a 33024
(33024+1)
45.a ábra ACC time írása „MOD0506” funkcióblokkal
45.b ábra Érték másolása „MOVE” funkcióblokkal
7.5. Lelfutási id ı beállítása A lefutási idı (DEC time) az az idıintervallum, ami alatt a frekvencia az elızetes értékrıl
az azt követı általunk definiált értékre lineáris csökkenéssel jut.
Tegyünk le egy MOD0506-os funkcióblokkot. A kontaktus alaphelyzetben nyitott, amit a
„DEC” változó vezérel. Ez a változó „SZAM” =1 feltétel teljesülésével 1-be billen, vagyis
a ciklus 2. lépésében kerül sor a DEC time beállítására.
45.b ábra
45.a ábra
46.b ábra
46.a ábra
46.a ábra DEC time írása „MOD0506” funkcióblokkal 46.b ábra Érték másolása „MOVE” funkcióblokkal
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
64
Az alternatív címzési lehetıségek szemléltetése végett a cím hexadecimális 16#8101
formában került megadásra, de természetesen a 33025 decimális szám is használható.
Mind az ACC, mind a DEC time kívánt érték kalkulálásakor 10-szeres szorzóval kell
számolnunk. Pl.: 2 sec-os lefutási idı beállítása érdekében 20-at kell másolni a „MOVE”
segítségével a megfelelı memóriahelyre.
7.6. Kimeneti frekvencia beállítása
A kimeneti frekvenciával (Cmd. FRQ) történik a motor fordulatszám szabályozása.
A kontaktus alaphelyzetben nyitott, amit a „FRQ” változó vezérel. Ez a változó SZAM =2
feltétel teljesülésével 1-be billen, vagyis a ciklus 3. lépésében kerül sor a Cmd. FRQ
beállítására.
47.a ábra Cmd. FRQ írása „MOD0506” funkcióblokkal
47.b ábra Érték másolása „MOVE” funkcióblokkal Frekvencia paraméterek írásakor az értékek 100-szoros szorzóval szerepelnek, vagyis a
7500-as érték 75 Hz-nek felel meg. Ez az érték nem mehet az F21 funkciókódú maximum
frekvenciaérték fölé, ami 60Hz alapértelmezett gyári állapotban. Látható, hogy a 75Hz
elérése csak úgy lehetséges, hogy az F21 funkciókódú paramétert minimum 75Hz-nek
megfelelı értékre állítjuk.
7.7. Motor indítása A motor indítása az adott frekvenciára (75Hz) az elıre meghatározott felfutási idı alatt
történı gyorsítással kezdıdik, és mindaddig fut az így elért értéken, míg egy megszakító
47.b ábra
47.a ábra
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
65
parancs (Stop, EMERGENCY Stop, ellentétes irányú futás) nem bírálja azt felül.
Kössük be egy felfutó élre kapcsoló érzékelıvel, amit a „RUN” változó vezérel. Ez a
változó SZAM =3 feltétel teljesülésével 1-be billen, vagyis a ciklus 4. lépésében kerül sor a
motor futtatására. 16#0006 címen kétféle üzem kérése lehetséges: elıre-, illetve
hátramenet. A Modbus-RTU bıvítıkártya leírásával ellentétben az elıremenetet a bit 2, a
hátramenetet a bit 4, míg a Stop funkciót a bit 1 jelenti. A programban hátramenet funkció
szerepel.
48.a ábra Hátramenet írása „MOD0506” funkcióblokkal
48.b ábra Érték másolása „MOVE” funkcióblokkal
7.8. Motor leállítása A motor leállítása a futási frekvenciáról (75Hz) az elıre meghatározott lelfutási idı alatt
történı lassítással kezdıdik. Ha a tartó regiszterbe bármely futási parancsíródik a lassítás
közben, a motor attól a pillanati értéktıl újra felgyorsít az adott frekvenciára, kivéve, ha
ellentétes irányú futásra adunk parancsot.
Kössük be a MOD0506 funkcióblokkot egy felfutó élre kapcsoló érzékelıvel, amit a
„RESET” változó vezérel. Ez a változó SZAM =12 feltétel teljesülésével 1-be billen,
vagyis a ciklus utolsó lépésében kerül sor a motor leállítására. Szintén a RESET kétértékő
változót használjuk a „CTU” számláló nullázására, így a értékének 1-re állásával a RESET
változó a motor lassításán és leállításán kívül az egész ciklus újraindításáért is felelıs.
48.b ábra
48.a ábra
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
66
49.a ábra Motor leállítás írása „MOD0506” funkcióblokkal 49.b ábra Érték másolása „MOVE” funkcióblokkal
7.9 Paraméter állapot lekérdezése A MOD0304 funkcióblokk lehetıvé teszi a paraméterek olvasását, ezáltal szerezve
információt a frekvenciaváltó állapotáról.
Az alábbi példában az inverteren korábban beállított I61 funkciókódú sávszélességet
kérdezzük le. Töltsük be az FB -re kattintva a MOD03504 funkcióblokkot. A 4-es
50. ábra Word tömb létrehozása
funkciókóddal kérdezhetjük le a paraméterek állapotát. Kössük be egy felfutó élre kapcsoló
érzékelıvel. Mivel lekérdezést határozott idıközönként frissíteni akarjuk, egy idıértéket
adjunk meg, legyen 10sec-ot „_T10S” formában. (Jelen esetben erre nincs szükség, mivel a
49.b ábra
49.a ábra
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
67
sávszélesség értéke üzem közben nem változtathat, tehát a leállásig állandó marad, viszont
ez egy egyszerő mód a bekötésre, amivel a vonal állandó foglaltságát is elkerülhetjük.
A paraméterek értékek írás/olvasás engedélyezése lekérdezésnél is szükséges.
51. ábra Paraméter olvasása „MOD0304”-kal
Az RD_DATA egy word tömb típusú kimenet. Hozzunk egy ilyen változót létre az elıtte
lévı mezıre kétszer kattintva. A tömb (Array) méretének mindig nagyobbnak kell lennie a
mellékállomástól érkezı adat (NUM; 50. ábra) értékénél.
A 16#0004 hexadecimális kód 4-et jelent, ami a 19200 bps adatátviteli sebességnek felel
meg, ez az érték lett elızetesen beállítva.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
68
7.10. Modbus kommunikációs hibaüzenetek Kód Hiba típusa Jelentése
01 Érvénytelen funkció Hibás funkciókód megadása a funkció blokkban.
02 Érvénytelen cím Nem létezı olvasás/írás cím terület határolása.
03 Érvénytelen adat érték Nem engedélyezet írási/olvasási adatérték.
04 Slave egység hiba Hiba állapotban lévı slave állomás.
05 Nyugtázás
A slave állomástól küldött válaszkód a master részére. A
time-out hiba elkerülése érdekében, Ha a kért parancs
feldolgozása túl hosszú ideig tart. Ilyenkor a master nem
küld újabb kérést.
06 Slave egység foglalt
A kért parancs túl sok ideig történı feldolgozása esetén.
A master újra küldi a kérést mindaddig, amíg az nem
teljesül.
07 Idın túl
A kommunikációs paramétereknél meghatározott master
módban történı kommunikációs idı (500ms
alapértelmezett) túllépése esetén.
08 Számhiba Az adat értéke átlépi az aktuális limitet. (pl.: az adat
méret nagyobb, mint a tömb méret).
09 Paraméterhiba Kommunikációs paraméterek hibája. (baud rate,
hex/ASCII, master/slave).
10 Állomás hiba A slave állomás száma és a kommunikációs
paramétereknél megadott állomás száma megegyezik.
20 Íráshiba A paraméterek írása zárolva van, nem engedélyezett
terület írása.
LED Hiba típusa
(kijlezın) Jelentése
00L Kommunikációs hiba 00L jelenik meg a frekvenciaváltó kijelzıjén bármely
kommunikációs hiba esetén.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
69
8. Üzemzavar elhárítás A korábbi fejezetekbıl már megismerhettük, hogy a Modbus protokollon GM7U és iC5
inverter kapcsolatával megvalósított frekvencia vezérlés folyamatát számos olyan tényezı,
paraméter befolyásolhatja, amelyek helytelen beállítása következében kommunikációs
hibák léphetnek fel. Mivel az ilyen jellegő hibák által valamely formában generált
hibaüzenetek a probléma elhárítására vonatkozó teendıket nem tartalmazzák, ezért a 8.
fejezetben a zavarjelenségek elhárítása újbóli szemléltetésére kerül sor.
8.1. Általános beállítások
Csak egy pontban földeljünk. (Ne használjunk un. daisy chain típusú földelést)
Ügyeljünk az RS 485-ös kommunikációs kábel helyes polaritására.
Ügyeljünk az RS 232C kommunikációs kábel helyes pólus kiosztására.
8.2. GM7U beállítások
Ügyeljünk az állapotváltó kapcsoló megfelelı állásba billentésére. Ha egy a PLC-n
lévı programot RUN módban futtatunk, az azt követı programfeltöltés csak akkor
kivitelezhetı, ha a kapcsolókart a REMOTE állást megelızıen STOP-ba helyeztük.
8.3. SV-iC5 beállítások
Az elılapon található NPN/PNP kapcsolót billentsük PNP állásba.
A drive group-on belül (kijelzın a 0.0 látszik) a drv funkciókód (vezérlı mód)
értékét állítsuk 3-asra.
A drive group-on belül (kijelzın a 0.0 látszik) a frq funkciókód (frekvencia
beállítási mód) értékét állítsuk 8-asra.
A bemenet/kimenet csoporton belül az I60-as funkciókód értékének változtatásával
lehetıség nyílik a frekvenciaváltó (slave állomás) számának meghatározására ezt
írjuk a MOD funkcióblokkokba.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
70
I61-es funkciókód a lehetséges átviteli sebességek értékeit foglalja magában
(„0”=1200bps; „4”=19200bps). Fontos, hogy az itt beállított érték egyezzen a
GMwin szoftverben megadottal.
8.4. Bekötési hibák Hibajelenség bekötési Hiba lehetıség(ek)////elhárítása
A felhasználói program PLC-re való
töltésének kisérletekor a GMwin program
felületén az alábbi párbeszédablak jelenik
meg:
- A GM7U PLC nincs tápforrásra
kötve / 6.1.2. fejezet 39. oldal
- RS 232C feltöltıkábel helytelen
pólus kiosztása / 31. ábra
- A GM7U PLC nem PAU/REM
állapotban van / állítsuk a kapcsolót
STOP-ba, majd onnan a PAU/REM
helyzetbe / 6.3.2. fejezet
GMwin program MOD funkcióblokkjai
STATUS kimenetén 7777----eseseses, , , , illetve ezzel
együt járó esetleges 6 6 6 6----osososos hibakód, iC5
frekvenciaváltó kijelzıjén 00L00L00L00L kód jelenik
meg.
- RS 485 összekötési hiba / rossz pólus
bekötés, kicsúszott csatlakozás
6.2.2.1. fejezet; 6.3.4. fejezet
- Hibás/sérült Modbus kártya
(feltételezett)
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
71
8.5. Paraméter beállítási hibák Az ilyen típusú hibák szőrhetıek a legnehezebben, mivel az egyes hibaüzenetek számos
hibaforrást rejthetnek.
Hibajelenség paraméter Hiba lehetıség(ek)////elhárítása
GMwin program MOD funkcióblokkjai
STATUS kimenetén 10101010----eseseses hibakód, iC5
frekvenciaváltó kijelzıjén 00L00L00L00L hibakód
jelenik meg.
- A kommunikációs paramétereknél
beállított Station No.: megegyezik a
frekvenciaváltó (slave station)
számával / egy a frekvenciaváltón
beállított állomásszámtól különbözıt
kell választani .6.4.2. fejezet
GMwin program MOD funkcióblokkjai
STATUS kimenetén 7777----eseseses, , , , illetve ezzel
együt járó esetleges 6 6 6 6----osososos hibakód, iC5
frekvenciaváltó kijelzıjén 00L00L00L00L hibakód
jelenik meg.
- Kommunikációs idı túllépése /
ellenırizzük a kommunikációs
paramétereknél a Timeout in master
mode-ot, ha kell, növeljük az értékét
(500ms alapértelmezett).
- Hibás Baud rate érték / a
sávszélesség értéke egyezzen a
frekvenciaváltón beállított értékkel.
6.4.2. fejezet
- Hibás Data bit érték / 7=ASCII; 8=
RTU 6.4.2. fejezet
- Nem megfelelı kommunikációs
csatorna használata (channel 0) / A
MOD funkcióblokkokba a CH
bemenete 1 legyen. Ez jelenti az
egyes csatornát 6.4.2. fejezet;
6.4.3.1. fejezet; 6.4.3.2. fejezet
- Hibás mellékállomás cím / a MOD
funkcióblokkba írt állomás száma
egyezzen az inverter számával
6.4.3.1. fejezet; 6.4.3.2. fejezet
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
72
Hibajelenség paraméter Hiba lehetıség(ek)////elhárítása
GMwin program MOD funkcióblokkjai
STATUS kimenetén 9999----eseseses hibakód, iC5
frekvenciaváltó kijelzıjén 00L00L00L00L hibakód
jelenik meg.
- Rossz Station No.: / egy a
frekvenciaváltón beállított
állomásszámtól különbözıt kell
választani .6.4.2. fejezet
- Hibás Data bit érték / 7=ASCII; 8=
RTU 6.4.2. fejezet
- Helytelen protocol and mode
beállítás / csak protocol : Modbus,
ill. mode: master beállítással
mőködhet. 6.4.2. fejezet; 51. oldal
35. ábra
GMwin program MOD funkcióblokkjai
STATUS kimenetén 2222----eseseses, , , , hibakód, iC5
frekvenciaváltó kijelzıjén 00L00L00L00L hibakód
jelenik meg.
- Hibás Funkciókód cím, érvénytelen
cím megadása / létezı cím megadása.
6.4.4. fejezet; Modbus-RTU
bıvítıkártya használati útmutatóban
szereplı címek ellenırzése.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
73
Összegzés A dolgozat a PLC témakörben felmerülı alapvetı kérdésekkel – vezérlés fejlıdése, PLC-k
kifejlesztésének indokoltsága, PLC-k felépítése, stb. – foglalkozik. Továbbá az RS-485
ipari kommunikációt, valamint a Modbus protokollt az LG GM7U PLC és az LG SV-iC5
inverter kapcsolatának példáján keresztül részletesen taglalja, így az olvasó mind amellett,
hogy az ipari kommunikáció, valamint a gyártóspecifikus buszrendszer beállításait,
alkalmazási lehetıségit megismerheti, az ipari folyamatokban széles körben alkalmazott
aszinkron motorok frekvenciavezérlésének korszerő fajtájába is betekintést nyerhet. A
Modbus példaprogram egy ciklikus vezérlést igényelı folyamatot dolgoz fel, amely olyan
megoldásokat tartalmaz, ami hasznos segítséget nyújthat a GM7U PLC programozása
során, különösen a Modbus funkcióblokkok használata esetén.
A PLC 1969-es megjelenése óta folyamatos, intenzív fejlıdés alatt áll, ezzel is biztosítva az
állandóan változó vezérlési igények megfelelı kielégítést. Ebbıl kifolyólag a
kommunikációjukkal foglalkozó téma - a PLC-k korszerőbb berendezéssekkel történı
helyettesítéséig - minden bizonnyal aktuális marad.
(CENZURÁZVA) RS 485 KOMMUNIKÁCIÓ GM7U PLC-VEL
74
Irodalomjegyzék
[1] Dr. Ajtonyi István – Dr. Gyuricza István — Programozható irányítóberendezések,
hálózatok és rendszerek
[2] Cenzúrázva
[3] Dr. Szabó Géza — Programozható logikai vezérlık /BME Közlekedésautomatika
Tanszéki jegyzet/
[4] http://www.lgis.com
[5] http://www.pid.hu
Melléklet
- Cd-rom:
- Modbus példaprogram
- GMwin 4.13. fejlesztı szoftver